基于Python的自然语言处理系列（25）：QANet

时间：2024-10-06 09:53:38

        QANet 是在2018年提出的一种新型机器阅读理解模型，其显著特点是不依赖传统的循环神经网络（RNN），而是完全基于卷积和自注意力机制。循环神经网络由于其顺序处理的特性在训练和推理时速度较慢，而QANet通过卷积捕获文本的局部结构，通过自注意力机制学习全局词对的交互，从而提高了效率。

        本文将详细讲解QANet模型的构建过程，展示如何实现它的核心模块，包括深度可分离卷积、多头自注意力、上下文-查询注意力等，并在SQuAD数据集上进行训练。

1. 加载预处理数据

        与之前的BiDAF模型类似，QANet也需要处理上下文和问题对的嵌入。我们可以直接加载之前保存的预处理过的数据，包括单词和字符的索引。

import pickle
import pandas as pd

with open('bidafw2id.pickle', 'rb') as handle:
    word2idx = pickle.load(handle)
with open('bidafc2id.pickle', 'rb') as handle:
    char2idx = pickle.load(handle)

train_df = pd.read_pickle('bidaftrain.pkl')
valid_df = pd.read_pickle('bidafvalid.pkl')

idx2word = {v: k for k, v in word2idx.items()}
2. 数据加载器

        QANet的数据加载器与BiDAF类似，用于动态生成批次数据并进行适当的填充，以便模型能够处理变长的上下文和问题输入。

class SquadDataset:
    def __init__(self, data, batch_size):
        self.batch_size = batch_size
        data = [data[i:i+self.batch_size] for i in range(0, len(data), self.batch_size)]
        self.data = data
        
    def make_char_vector(self, max_sent_len, sentence, max_word_len=16):
        char_vec = torch.zeros(max_sent_len, max_word_len).type(torch.LongTensor)
        for i, word in enumerate(nlp(sentence, disable=['parser','ner'])):
            for j, ch in enumerate(word.text):
                if j == max_word_len:
                    break
                char_vec[i][j] = char2idx.get(ch, 0)
        return char_vec 

    def __iter__(self):
        for batch in self.data:
            max_context_len = max([len(ctx) for ctx in batch.context_ids])
            padded_context = to

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