动手学深度学习笔记
- 一、BERT
- 1.BERT：把两个结合起来
- 2.BERT的输入表示
- 3.编码器
- 4.预训练任务
- 掩蔽语言模型
- 下一句预测
- 5.整合代码
- 二、用于预训练BERT的数据集
- 1.下载并读取数据集
- 2.生成下一句预测任务的数据
- 3.生成遮蔽语言模型任务的数据
- 4.将文本转换为预训练数据集
- 三、预训练BERT
- 1.预训练
- 2.用BERT表示文本
一、BERT
在word2vec和GloVe中，每个词都是由一个固定的预训练向量表示，而不考虑词的上下文。这些词嵌入模型都是与上下文无关的，无法解决一词多义或复杂语义的问题。
随后，ELMo（Embeddings from Language Models） 通过两个LSTM进行双向建模，学习到了词的上下文，从而解决了一词多义的问题。具体来说，ELMo将来自预训练的双向LSTM的所有中间层表示组合为输出表示，然后，ELMo的表示将作为附加特征添加到下游任务的有监督模型中，例如通过将ELMo的表示和现有模型中词元的原始表示（例如GloVe）连结起来。一方面，在加入ELMo表示后，冻结了预训练的双向LSTM模型中的所有权重。另一方面，现有的监督模型是专门为给定的任务定制的。
尽管ELMo显著改进了各种自然语言处理任务的解决方案，但每个解决方案仍然依赖于一个特定于任务的架构。然而，为每一个自然语言处理任务设计一个特定的架构实际上并不是一件容易的事。
GPT（Generative Pre Training）模型为上下文的敏感表示设计了通用的任务无关模型。GPT建立在Transformer解码器的基础上，预训练了一个用于表示文本序列的语言模型。当将GPT应用于下游任务时，语言模型的输出将被送到一个附加的线性输出层，以预测任务的标签。与ELMo冻结预训练模型的参数不同，GPT在下游任务的监督学习过程中可以对预训练Transformer解码器中的所有参数进行微调。
然而，由于语言模型的自回归特性，GPT只能向前看（从左到右）。在“i went to the bank to deposit cash”（我去银行存现金）和“i went to the bank to sit down”（我去河岸边坐下）的上下文中，由于“bank”对其左边的上下文敏感，GPT将返回“bank”的相同表示，尽管它有不同的含义。
1.BERT：把两个结合起来
ELMo对上下文进行双向编码，但使用特定于任务的架构；而GPT是任务无关的，但是从左到右编码上下文。BERT（来自Transformers的双向编码器表示）结合了这两个模型的优点。它对上下文进行双向编码，并且对于大多数的NLP任务只需要少量的架构改变。通过使用预训练的Transformer编码器，BERT能够基于其双向上下文表示任何词元。在下游任务的监督学习过程中，BERT在两个方面与GPT相似。首先，BERT表示将被输入到一个添加的输出层中，根据任务的性质对模型架构进行最小的更改，例如预测每个词元与预测整个序列。其次，对预训练Transformer编码器的所有参数进行微调，而额外的输出层将从头开始训练。
从上下文敏感的ELMo到任务不可知的GPT和BERT，它们都是在2018年提出的。BERT刷新了11种NLP任务的技术水平。
2.BERT的输入表示
在NLP中，有些任务（如情感分析）以单个文本作为输入，而有些任务（如自然语言推断）以一对文本序列作为输入。当输入为单个文本时，BERT输入序列是特殊类别词元“<cls>”、文本序列的标记、以及特殊分隔词元“<sep>”的连结。当输入为文本对时，BERT输入序列是“<cls>”、第一个文本序列的标记、“<sep>”、第二个文本序列标记、以及“<sep>”的连结。
下面的函数将一个句子或两个句子作为输入，然后返回BERT输入序列的标记及其相应的片段索引。
import torch
from torch import nn
from d2l import torch as d2l
def get_tokens_and_segments(tokens_a, tokens_b=None):
"""获取输入序列的词元及其片段索引"""
tokens = ['<cls>'] + tokens_a + ['<sep>']
# 0和1分别标记片段A和B
segments = [0] * len(tokens)
if tokens_b:
tokens += tokens_b + ['<sep>']
segments += [1] * (len(tokens_b) + 1)
return tokens, segments3.编码器
BERT以Transformer编码器作为其双向架构。BERTEncoder类与Transformer中实现的TransformerEncoder类相似。不同的是，BERTEncoder使用词元嵌入、片段嵌入和可学习的位置嵌入的和作为其输入序列的嵌入。
class BERTEncoder(nn.Module):
"""BERT编码器"""
def __init__(self, vocab_size, num_hiddens, norm_shape, ffn_num_input,
ffn_num_hiddens, num_heads, num_layers, dropout,
max_len=1000, key_size=768, query_size=768, value_size=768,
**kwargs):
super(BERTEncoder, self).__init__(**kwargs)
self.token_embedding = nn.Embedding(vocab_size, num_hiddens)
self.segment_embedding = nn.Embedding(2, num_hiddens)
self.blks = nn.Sequential()
for i in range(num_layers):
self.blks.add_module(f"{i}", d2l.EncoderBlock(
key_size, query_size, value_size, num_hiddens, norm_shape,
ffn_num_input, ffn_num_hiddens, num_heads, dropout, True))
# 在BERT中，位置嵌入是可学习的
self.pos_embedding = nn.Parameter(torch.randn(1, max_len, num_hiddens))
def forward(self, tokens, segments, valid_lens):
# 在以下代码段中，X的形状保持不变：（批量大小，最大序列长度，num_hiddens）
X = self.token_embedding(tokens) + self.segment_embedding(segments)
X = X + self.pos_embedding.data[:, :X.shape[1], :]
for blk in self.blks:
X = blk(X, valid_lens)
return X4.预训练任务
预训练包括两个任务：掩蔽语言模型和下一句预测。前者能够编码双向上下文来表示单词，而后者则显式地建模文本对之间的逻辑关系。
掩蔽语言模型
语言模型使用左侧的上下文预测词元。为了双向编码上下文以表示每个词元，BERT随机掩蔽词元并使用来自双向上下文的词元以自监督的方式预测掩蔽词元。此任务称为掩蔽语言模型（Masked Language Modeling）。
在这个预训练任务中，将随机选择15%的词元作为预测的掩蔽词元。要预测一个掩蔽词元而不使用标签作弊，一个简单的方法是总是用一个特殊的“<mask>”替换输入序列中的词元。然而，特殊词元“<mask>”不会出现在微调中。为了避免预训练和微调之间的这种不匹配，如果为预测而屏蔽词元（例如，在“this movie is great”中选择掩蔽和预测“great”），则在输入中将其替换为：
- 80%概率为特殊的“<mask>“词元；
- 10%概率为随机词元；
- 10%概率内为不变的标签词元。
请注意，在15%的概率中，有10%的概率插入了随机词元。这种偶然的噪声鼓励BERT在其双向上下文编码中不那么偏向于掩蔽词元（尤其是当标签词元保持不变时）。
- 预测BERT掩蔽语言模型任务中的掩蔽标记
class MaskLM(nn.Module):
"""BERT的掩蔽语言模型任务"""
def __init__(self, vocab_size, num_hiddens, num_inputs=768, **kwargs):
super(MaskLM, self).__init__(**kwargs)
self.mlp = nn.Sequential(nn.Linear(num_inputs, num_hiddens),
nn.ReLU(),
nn.LayerNorm(num_hiddens),
nn.Linear(num_hiddens, vocab_size))
def forward(self, X, pred_positions):
"""输入BERTEncoder的编码结果和用于预测的词元位置，输出是这些位置的预测结果"""
num_pred_positions = pred_positions.shape[1]
pred_positions = pred_positions.reshape(-1)
batch_size = X.shape[0]
batch_idx = torch.arange(0, batch_size)
# 假设batch_size=2，num_pred_positions=3
# 那么batch_idx = tensor([0, 0, 0, 1, 1, 1])
batch_idx = torch.repeat_interleave(batch_idx, num_pred_positions)
masked_X = X[batch_idx, pred_positions]
masked_X = masked_X.reshape((batch_size, num_pred_positions, -1))
mlm_Y_hat = self.mlp(masked_X)
return mlm_Y_hat下一句预测
尽管掩蔽语言建模能够编码双向上下文来表示单词，但它不能显式地建模文本对之间的逻辑关系。为了帮助理解两个文本序列之间的关系，BERT在预训练中考虑了一个二元分类任务——下一句预测（Next Sentence Prediction）。在为预训练生成句子对时，有一半的概率它们确实是标签为“真”的连续句子；在另一半的概率里，第二个句子是从语料库中随机抽取的，标记为“假”。
由于Transformer编码器中的自注意力，特殊词元“<cls>”的BERT表示已经对输入的两个句子进行了编码。因此，多层感知机分类器的输出层（self.output）以X作为输入，其中X是多层感知机隐藏层的输出，而MLP隐藏层的输入是编码后的“<cls>”词元。
class NextSentencePred(nn.Module):
"""BERT的下一句预测任务"""
def __init__(self, num_inputs, **kwargs):
super(NextSentencePred, self).__init__(**kwargs)
self.output = nn.Linear(num_inputs, 2)
def forward(self, X):
# X的形状：(batchsize,num_hiddens)
return self.output(X)encoded_X = torch.flatten(encoded_X, start_dim=1)
# NSP的输入形状:(batchsize，num_hiddens)
nsp = NextSentencePred(encoded_X.shape[-1])
nsp_Y_hat = nsp(encoded_X)上述两个预训练任务中的所有标签都可以从预训练语料库中获得，而无需人工标注。原始的BERT已经在图书语料库和英文维基百科的连接上进行了预训练。这两个文本语料库非常庞大：它们分别有8亿个单词和25亿个单词。
5.整合代码
在预训练BERT时，最终的损失函数是掩蔽语言模型损失函数和下一句预测损失函数的线性组合。通过实例化三个类BERTEncoder、MaskLM和NextSentencePred来定义BERTModel类。前向推断返回编码后的BERT表示encoded_X、掩蔽语言模型预测mlm_Y_hat和下一句预测nsp_Y_hat。
class BERTModel(nn.Module):
"""BERT模型"""
def __init__(self, vocab_size, num_hiddens, norm_shape, ffn_num_input, ffn_num_hiddens,
num_heads, num_layers, dropout, max_len=1000, key_size=768, query_size=768,
value_size=768, hid_in_features=768, mlm_in_features=768, nsp_in_features=768):
super(BERTModel, self).__init__()
self.encoder = BERTEncoder(vocab_size, num_hiddens, norm_shape, ffn_num_input,
ffn_num_hiddens, num_heads, num_layers, dropout, max_len=max_len,
key_size=key_size, query_size=query_size, value_size=value_size)
self.mlm = MaskLM(vocab_size, num_hiddens, mlm_in_features)
self.hidden = nn.Sequential(nn.Linear(hid_in_features, num_hiddens), nn.Tanh())
self.nsp = NextSentencePred(nsp_in_features)
def forward(self, tokens, segments, valid_lens=None, pred_positions=None):
encoded_X = self.encoder(tokens, segments, valid_lens)
if pred_positions:
mlm_Y_hat = self.mlm(encoded_X, pred_positions)
else:
mlm_Y_hat = None
# 用于下一句预测的多层感知机分类器的隐藏层，0是“<cls>”标记的索引
nsp_Y_hat = self.nsp(self.hidden(encoded_X[:, 0, :]))
return encoded_X, mlm_Y_hat, nsp_Y_hat二、用于预训练BERT的数据集
最初的BERT模型是在两个庞大的图书语料库和英语维基百科的合集上预训练的，现成的预训练BERT模型可能不适合医学等特定领域的应用。因此，在定制的数据集上对BERT进行预训练变得越来越流行。为了方便BERT预训练的演示，使用较小的语料库WikiText-2 。
WikiText-2与用于预训练word2vec的PTB数据集相比，有以下不同：
（1）保留了原来的标点符号，适合于下一句预测；
（2）保留了原来的大小写和数字；
（3）大了一倍以上。
1.下载并读取数据集
在WikiText-2数据集中，每行代表一个段落，其中在任意标点符号及其前面的词元之间插入空格。为了简单起见，我们仅使用句号作为分隔符来拆分句子，保留至少有两句话的段落。
import os
import random
import torch
from d2l import torch as d2l
d2l.DATA_HUB['wikitext-2'] = ('https://s3.amazonaws.com/research.metamind.io/wikitext/'
'wikitext-2-v1.zip', '3c914d17d80b1459be871a5039ac23e752a53cbe')
def _read_wiki(data_dir):
file_name = os.path.join(data_dir, 'wiki.train.tokens')
with open(file_name, 'r') as f:
lines = f.readlines()
# 大写字母转换为小写字母
paragraphs = [line.strip().lower().split(' . ')
for line in lines if len(line.split(' . ')) >= 2]
random.shuffle(paragraphs)
return paragraphs2.生成下一句预测任务的数据
def _get_next_sentence(sentence, next_sentence, paragraphs):
"""生成二分类任务的训练样本"""
if random.random() < 0.5:
is_next = True
else:
# 先随机选取一段，再从这段中随机选取一个句子
next_sentence = random.choice(random.choice(paragraphs))
is_next = False
return sentence, next_sentence, is_next
def _get_nsp_data_from_paragraph(paragraph, paragraphs, vocab, max_len):
"""生成用于下一句预测的训练样本"""
nsp_data_from_paragraph = []
for i in range(len(paragraph) - 1):
tokens_a, tokens_b, is_next = _get_next_sentence(
paragraph[i], paragraph[i + 1], paragraphs)
# 考虑1个'<cls>'词元和2个'<sep>'词元
if len(tokens_a) + len(tokens_b) + 3 > max_len:
continue
tokens, segments = d2l.get_tokens_and_segments(tokens_a, tokens_b)
nsp_data_from_paragraph.append((tokens, segments, is_next))
return nsp_data_from_paragraph3.生成遮蔽语言模型任务的数据
输入:tokens是表示BERT输入序列的词元的列表，candidate_pred_positions是不包括特殊词元的BERT输入序列的词元索引的列表（特殊词元在遮蔽语言模型任务中不被预测），num_mlm_preds指预测的数量（选择15%要预测的随机词元）。
函数返回替换后的输入词元、发生预测的词元索引和这些预测的标签(被替换掉的真实词元的索引和词元)。
def _replace_mlm_tokens(tokens, candidate_pred_positions, num_mlm_preds, vocab):
# 为遮蔽语言模型的输入创建新的词元副本，其中输入可能包含替换的“<mask>”或随机词元
mlm_input_tokens = [token for token in tokens]
pred_positions_and_labels = []
# 打乱后用于在遮蔽语言模型任务中获取15%的随机词元进行预测
random.shuffle(candidate_pred_positions)
for mlm_pred_position in candidate_pred_positions:
if len(pred_positions_and_labels) >= num_mlm_preds:
break
masked_token = None
# 80%的概率：将词替换为“<mask>”词元
if random.random() < 0.8:
masked_token = '<mask>'
else:
# 10%的概率：保持词不变
if random.random() < 0.5:
masked_token = tokens[mlm_pred_position]
# 10%的概率：用随机词替换该词
else:
masked_token = random.choice(vocab.idx_to_token)
mlm_input_tokens[mlm_pred_position] = masked_token
pred_positions_and_labels.append(
(mlm_pred_position, tokens[mlm_pred_position]))
return mlm_input_tokens, pred_positions_and_labelsdef _get_mlm_data_from_tokens(tokens, vocab):
candidate_pred_positions = []
# tokens是一个字符串列表
for i, token in enumerate(tokens):
# 在遮蔽语言模型任务中不会预测特殊词元
if token in ['<cls>', '<sep>']:
continue
candidate_pred_positions.append(i)
# 遮蔽语言模型任务中预测15%的随机词元
num_mlm_preds = max(1, round(len(tokens) * 0.15))
mlm_input_tokens, pred_positions_and_labels = _replace_mlm_tokens(
tokens, candidate_pred_positions, num_mlm_preds, vocab)
pred_positions_and_labels = sorted(pred_positions_and_labels, key=lambda x: x[0])
pred_positions = [v[0] for v in pred_positions_and_labels]
mlm_pred_labels = [v[1] for v in pred_positions_and_labels]
# 返回输入词元的索引、发生预测的词元索引以及这些预测的标签索引
return vocab[mlm_input_tokens], pred_positions, vocab[mlm_pred_labels]4.将文本转换为预训练数据集
定义辅助函数将特殊的“<mask>”词元附加到输入，参数examples包含来自两个预训练任务的辅助函数_get_nsp_data_from_paragraph和_get_mlm_data_from_tokens的输出。
def _pad_bert_inputs(examples, max_len, vocab):
max_num_mlm_preds = round(max_len * 0.15)
all_token_ids, all_segments, valid_lens = [], [], []
all_pred_positions, all_mlm_weights, all_mlm_labels = [], [], []
nsp_labels = []
for (token_ids, pred_positions, mlm_pred_label_ids, segments, is_next) in examples:
all_token_ids.append(torch.tensor(token_ids +
[vocab['<pad>']] * (max_len - len(token_ids)), dtype=torch.long))
all_segments.append(torch.tensor(segments +
[0] * (max_len - len(segments)), dtype=torch.long))
valid_lens.append(torch.tensor(len(token_ids), dtype=torch.float32))
all_pred_positions.append(torch.tensor(pred_positions +
[0] * (max_num_mlm_preds - len(pred_positions)), dtype=torch.long))
# 填充词元的预测将通过乘以0权重在损失中过滤掉
all_mlm_weights.append(torch.tensor([1.0] * len(mlm_pred_label_ids) +
[0.0] * (max_num_mlm_preds - len(pred_positions)),dtype=torch.float32))
all_mlm_labels.append(torch.tensor(mlm_pred_label_ids +
[0] * (max_num_mlm_preds - len(mlm_pred_label_ids)), dtype=torch.long))
nsp_labels.append(torch.tensor(is_next, dtype=torch.long))
return (all_token_ids, all_segments, valid_lens, all_pred_positions,
all_mlm_weights, all_mlm_labels, nsp_labels)将用于生成两个预训练任务的训练样本的辅助函数和用于填充输入的辅助函数放在一起，定义以下_WikiTextDataset类为用于预训练BERT的WikiText-2数据集。通过实现__getitem__ 函数，可以任意访问WikiText-2语料库的一对句子生成的预训练样本（遮蔽语言模型和下一句预测）样本。
class _WikiTextDataset(torch.utils.data.Dataset):
def __init__(self, paragraphs, max_len):
# 输入paragraphs二维列表，paragraphs[i]表示段落的句子字符串列表；
# 输出paragraphs三维列表，paragraphs[i]是代表段落的句子列表，第三维是每个句子的词元列表
paragraphs = [d2l.tokenize(paragraph, token='word')
for paragraph in paragraphs]
# sentences二维列表，sentences[i]表示一个token化的句子列表
sentences = [sentence for paragraph in paragraphs
for sentence in paragraph]
self.vocab = d2l.Vocab(sentences, min_freq=5, reserved_tokens=
['<pad>', '<mask>', '<cls>', '<sep>'])
# 获取下一句子预测任务的数据
examples = []
for paragraph in paragraphs:
examples.extend(_get_nsp_data_from_paragraph(paragraph,
paragraphs, self.vocab, max_len))
# 获取遮蔽语言模型任务的数据
examples = [(_get_mlm_data_from_tokens(tokens, self.vocab)
+ (segments, is_next))
for tokens, segments, is_next in examples]
# 填充输入
(self.all_token_ids, self.all_segments, self.valid_lens,
self.all_pred_positions, self.all_mlm_weights, self.all_mlm_labels,
self.nsp_labels) = _pad_bert_inputs(examples, max_len, self.vocab)
def __getitem__(self, idx):
return (self.all_token_ids[idx], self.all_segments[idx],
self.valid_lens[idx], self.all_pred_positions[idx],
self.all_mlm_weights[idx], self.all_mlm_labels[idx],
self.nsp_labels[idx])
def __len__(self):
return len(self.all_token_ids)下载并生成WikiText-2数据集，并从中生成预训练样本。
def load_data_wiki(batch_size, max_len):
"""加载WikiText-2数据集"""
data_dir = d2l.download_extract('wikitext-2', 'wikitext-2')
paragraphs = _read_wiki(data_dir)
train_set = _WikiTextDataset(paragraphs, max_len)
train_iter = torch.utils.data.DataLoader(train_set, batch_size, shuffle=True)
return train_iter, train_set.vocab批量大小为512，输入序列的最大长度为64，打印出小批量的BERT预训练样本的形状。在每个BERT输入序列中，为遮蔽语言模型任务预测（
）个位置。
batch_size, max_len = 512, 64
train_iter, vocab = load_data_wiki(batch_size, max_len)
for (tokens_X, segments_X, valid_lens_x, pred_positions_X, mlm_weights_X,
mlm_Y, nsp_y) in train_iter:
print(tokens_X.shape, segments_X.shape, valid_lens_x.shape,
pred_positions_X.shape, mlm_weights_X.shape, mlm_Y.shape, nsp_y.shape)
breaktorch.Size([512, 64]) torch.Size([512, 64]) torch.Size([512]) torch.Size([512, 10]) torch.Size([512, 10]) torch.Size([512, 10]) torch.Size([512])三、预训练BERT
1.预训练
BERT预训练的最终损失是遮蔽语言模型损失和下一句预测损失的和。
def _get_batch_loss_bert(net, loss, vocab_size, tokens_X, segments_X, valid_lens_x,
pred_positions_X, mlm_weights_X, mlm_Y, nsp_y):
# 前向传播
_, mlm_Y_hat, nsp_Y_hat = net(tokens_X, segments_X, valid_lens_x.reshape(-1),
pred_positions_X)
# 计算遮蔽语言模型损失
mlm_l = loss(mlm_Y_hat.reshape(-1, vocab_size),
mlm_Y.reshape(-1)) * mlm_weights_X.reshape(-1, 1)
mlm_l = mlm_l.sum() / (mlm_weights_X.sum() + 1e-8)
# 计算下一句子预测任务的损失
nsp_l = loss(nsp_Y_hat, nsp_y)
l = mlm_l + nsp_l
return mlm_l, nsp_l, ltrain_bert函数定义了在WikiText-2（train_iter）数据集上预训练BERT（net）的过程。训练BERT可能需要很长时间。函数的输入num_steps指定了训练的迭代步数，而不是像train_ch13函数那样指定训练的轮数。
def train_bert(train_iter, net, loss, vocab_size, devices, num_steps):
net = nn.DataParallel(net, device_ids=devices).to(devices[0])
trainer = torch.optim.Adam(net.parameters(), lr=0.01)
step, timer = 0, d2l.Timer()
animator = d2l.Animator(xlabel='step', ylabel='loss',
xlim=[1, num_steps], legend=['mlm', 'nsp'])
# 遮蔽语言模型损失的和，下一句预测任务损失的和，句子对的数量，计数
metric = d2l.Accumulator(4)
num_steps_reached = False
while step < num_steps and not num_steps_reached:
for tokens_X, segments_X, valid_lens_x, pred_positions_X,
mlm_weights_X, mlm_Y, nsp_y in train_iter:
tokens_X = tokens_X.to(devices[0])
segments_X = segments_X.to(devices[0])
valid_lens_x = valid_lens_x.to(devices[0])
pred_positions_X = pred_positions_X.to(devices[0])
mlm_weights_X = mlm_weights_X.to(devices[0])
mlm_Y, nsp_y = mlm_Y.to(devices[0]), nsp_y.to(devices[0])
trainer.zero_grad()
timer.start()
mlm_l, nsp_l, l = _get_batch_loss_bert(net, loss, vocab_size,
tokens_X, segments_X, valid_lens_x,
pred_positions_X, mlm_weights_X, mlm_Y, nsp_y)
l.backward()
trainer.step()
metric.add(mlm_l, nsp_l, tokens_X.shape[0], 1)
timer.stop()
animator.add(step + 1, (metric[0] / metric[3], metric[1] / metric[3]))
step += 1
if step == num_steps:
num_steps_reached = True
break
print(f'MLM loss {metric[0] / metric[3]:.3f}, '
f'NSP loss {metric[1] / metric[3]:.3f}')
print(f'{metric[2] / timer.sum():.1f} sentence pairs/sec on '
f'{str(devices)}')batch_size, max_len = 512, 64
train_iter, vocab = load_data_wiki(batch_size, max_len)
net = d2l.BERTModel(len(vocab), num_hiddens=128, norm_shape=[128],
ffn_num_input=128, ffn_num_hiddens=256, num_heads=2,
num_layers=2, dropout=0.2, key_size=128, query_size=128,
value_size=128, hid_in_features=128, mlm_in_features=128,
nsp_in_features=128)
devices = d2l.try_all_gpus()
loss = nn.CrossEntropyLoss()
train_bert(train_iter, net, loss, len(vocab), devices, 100)
2.用BERT表示文本
预训练BERT后，可以用它表示单个文本、文本对或其中的任何词元。
- 在实验中，同一个词元在不同的上下文中具有不同的BERT表示。这支持BERT表示是上下文敏感的。
def get_bert_encoding(net, tokens_a, tokens_b=None):
"""返回tokens_a和tokens_b中所有词元的BERT表示。"""
tokens, segments = d2l.get_tokens_and_segments(tokens_a, tokens_b)
token_ids = torch.tensor(vocab[tokens], device=devices[0]).unsqueeze(0)
segments = torch.tensor(segments, device=devices[0]).unsqueeze(0)
valid_len = torch.tensor(len(tokens), device=devices[0]).unsqueeze(0)
encoded_X, _, _ = net(token_ids, segments, valid_len)
return encoded_X考虑“a crane is flying”这句话。插入特殊标记“<cls>”（用于分类）和“<sep>”（用于分隔）后，BERT输入序列的长度为6。因为零是“<cls>”词元，encoded_text[:, 0, :]是整个输入语句的BERT表示。为了评估一词多义词元“crane”，打印出该词元的BERT表示的前三个元素。
tokens_a = ['a', 'crane', 'is', 'flying']
encoded_text = get_bert_encoding(net, tokens_a)
# 词元：'<cls>','a','crane','is','flying','<sep>'
encoded_text_cls = encoded_text[:, 0, :]
encoded_text_crane = encoded_text[:, 2, :]
encoded_text.shape, encoded_text_cls.shape, encoded_text_crane[0][:3]考虑句子“a crane driver came”和“he just left”。类似地，encoded_pair[:, 0, :]是来自预训练BERT的整个句子对的编码结果。注意，多义词元“crane”的前三个元素与上下文不同时的元素不同。这支持了BERT表示是上下文敏感的。
tokens_a, tokens_b = ['a', 'crane', 'driver', 'came'], ['he', 'just', 'left']
encoded_pair = get_bert_encoding(net, tokens_a, tokens_b)
# 词元：'<cls>','a','crane','driver','came','<sep>','he','just','left','<sep>'
encoded_pair_cls = encoded_pair[:, 0, :]
encoded_pair_crane = encoded_pair[:, 2, :]
encoded_pair.shape, encoded_pair_cls.shape, encoded_pair_crane[0][:3]
