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知乎看山杯 第一名 init 队解决方案

[TOC]

这是首届知乎看山杯冠军init的解决方案，关于参赛方法，请参阅知乎专栏的文章

1. 环境配置

本程序基于PyTorch，需要从官网下载指定版本的PyTorch（2.7，CUDA）. 我用的版本0.1.12.2,现在0.2已经出来了,不知道是否会有兼容性的问题. 另外还需要安装以下依赖：

pip2 install -r requirements.txt

主要包括以下工具:

• PyTorch工具：PyTorchNet
• 进度条工具：tqdm
• 命令行工具：fire
• 可视化工具: visdom
• 交互式调试工具: ipdb

数据预处理中还用到了tf.contrib.keras.preprocessing.sequence.pad_sequences,需要安装TensorFlow,当然numpy是必不可少的.

安装完上述依赖之后，启动可视化工具visdom 服务

python2 -m visdom.server

2. 数据预处理

注意修改文件路径

2.1 词向量转成numpy数组

python scripts/data_process/embedding2matrix.py main char_embedding.txt char_embedding.npz 
python scripts/data_process/embedding2matrix.py main word_embedding.txt word_embedding.npz 

2.2 问题转成numpy 数组

这一步很耗内存，请确保内存>32G

python scripts/data_process/question2array.py main question_train_set.txt train.npz
python scripts/data_process/question2array.py main question_eval_set.txt test.npz

2.3 处理label，转成json

python scripts/data_process/label2id.py main question_topic_train_set.txt labels.json

2.4 生成验证集

从训练集中抽取一部分的数据生成验证集, 这部分代码是从ipython中备份的,注意修改代码中的数据存放路径 .

python scripts/data_process/get_val.py 

3. 训练模型

注意修改config.py中文件的路径

主要用到了五个模型

• CNN:models/MultiCNNTextBNDeep.py
• RNN（LSTM）:models/LSTMText.py
• RCNN: models/RCNN.py
• inception: models/CNNText_inception.py
• FastText: models/FastText3.py

分别训练两个对应的word模型和char模型

3.1 训练不进行数据增强的模型

# 训练LSTM char
python2 main.py main --max_epoch=5 --plot_every=100 --env='lstm_char' --weight=1 --model='LSTMText'  --batch-size=128  --lr=0.001 --lr2=0 --lr_decay=0.5 --decay_every=10000  --type_='char'   --zhuge=True --linear-hidden-size=2000 --hidden-size=256 --kmax-pooling=3   --num-layers=3  --augument=False

# 训练LSTM word
python2 main.py main --max_epoch=5 --plot_every=100 --env='lstm_word' --weight=1 --model='LSTMText'  --batch-size=128  --lr=0.001 --lr2=0.0000 --lr_decay=0.5 --decay_every=10000  --type_='word'   --zhuge=True --linear-hidden-size=2000 --hidden-size=320 --kmax-pooling=2  --augument=False

# 训练 RCNN char
python2 main.py main --max_epoch=5 --plot_every=100 --env='rcnn_char' --weight=1 --model='RCNN'  --batch-size=128  --lr=0.001 --lr2=0 --lr_decay=0.5 --decay_every=5000  --title-dim=1024 --content-dim=1024  --type_='char' --zhuge=True --kernel-size=3 --kmax-pooling=2 --linear-hidden-size=2000 --debug-file='/tmp/debugrcnn' --hidden-size=256 --num-layers=3 --augument=False

# 训练RCNN word
main.py main --max_epoch=5 --plot_every=100 --env='RCNN-word' --weight=1 --model='RCNN'  --zhuge=True --num-workers=4 --batch-size=128 --model-path=None --lr2=0 --lr=1e-3 --lr-decay=0.8  --decay-every=5000  --title-dim=1024 --content-dim=512  --kernel-size=3 --debug-file='/tmp/debugrc'  --kmax-pooling=1 --type_='word' --augument=False
# 训练CNN word
 python main.py main --max_epoch=5 --plot_every=100 --env='MultiCNNText' --weight=1 --model='MultiCNNTextBNDeep'  --batch-size=64  --lr=0.001 --lr2=0.000 --lr_decay=0.8 --decay_every=10000  --title-dim=250 --content-dim=250    --weight-decay=0 --type_='word' --debug-file='/tmp/debug'  --linear-hidden-size=2000 --zhuge=True  --augument=False

# 训练inception word
python2 main.py main --max_epoch=5 --plot_every=100 --env='inception-word' --weight=1 --model='CNNText_inception'  --zhuge=True --num-workers=4 --batch-size=512 --model-path=None --lr2=0 --lr=1e-3 --lr-decay=0.8  --decay-every=2500 --title-dim=1200 --content-dim=1200 --type_='word' --augument=False                                                   
# 训练inception char
python2 main.py main --max_epoch=5 --plot_every=100 --env='inception-char' --weight=1 --model='CNNText_inception'  --zhuge=True --num-workers=4 --batch-size=512 --model-path=None --lr2=0 --lr=1e-3 --lr-decay=0.8  --decay-every=2500 --title-dim=1200 --content-dim=1200 --type_='char'   --augument=False

# 训练FastText3 word
python2 main.py main --max_epoch=5 --plot_every=100 --env='fasttext3-word' --weight=5 --model='FastText3' --zhuge=True --num-workers=4 --batch-size=512  --lr2=1e-4 --lr=1e-3 --lr-decay=0.8  --decay-every=2500 --linear_hidden_size=2000 --type_='word'  --debug-file=/tmp/debugf --augument=False                           

大多数情况下,模型还能够通过finetune继续提升一定的分数,此时把学习率设为5e-5,再训练1-2个epoch左右即可,以LSTMText为例

python2 main.py main --max_epoch=2 --plot_every=100 --env='LSTMText-word-ft' --model='LSTMText'  --zhuge=True --num-workers=4 --batch-size=256 --model-path=None --lr2=5e-5 --lr=5e-5 --decay-every=5000 --type_='word'  --model-path='checkpoints/LSTMText_word_0.409196378421'                       

3.2 训练数据增强的模型

修改3.1脚本的--augument=True,训练即可.注意word的模型的分数会和之前的相匹敌,甚至还有提升,char模型分数会严重下降.同样在训练最后,还需要进行finetune.

3.3 各个模型的线下分数

根据本人的经验,线下分数会比线上低5-6个千分点,需要把这里的分数加上5-6个千分点才是线上真实的分数

model	score
CNN_word	0.4103
RNN_word	0.4119
RCNN_word	0.4115
Inceptin_word	0.4109
FastText_word	0.4091
RNN_char	0.4031
RCNN_char	0.4037
Inception_char	0.4024
RCNN_word_aug	0.41344
CNN_word_aug	0.41051
RNN_word_aug	0.41368
Incetpion_word_aug	0.41254
FastText3_word_aug	0.40853
CNN_char_aug	0.38738
RCNN_char_aug	0.39854

作者能用上述模型融合得到至少0.433

3.4 训练MultiMoel

待续

• models/MultiModelAll2:主要思路是,把多个很优秀的模型,并行接在一起,然后接着训.一开始分数会下降的很厉害,然后慢慢的分数会开始上升
• models/MultiModelAll: 主要思路是,把多个很优秀的模型,并行接在一起,并且重新初始化他们的embedding为最初给的那个词向量,所有的子模型共享一个embedding.

MultiModel的分数,远小于这几个模型直接融合的分数,但是对于最终的融合有帮助. MultiModel的训练,需要修改main-all.py或者main-all.py中的参数.主要设置

• opt.models: 指定MultiModel所包含的子模型
• opt.model_paths: 相对应的预训练好的模型保存路径

训练命令

python2 main-all.py main --max_epoch=2 --plot_every=10 --env='multimodelall-fast2' --weight=1 --model='MultiModelAll'  --zhuge=True --num-workers=4 --batch-size=128 --lr2=5e-4  --lr=1e-3 --lr-decay=0.5 --loss='bceloss'  --decay-every=4000 --all=True --debug-file=/tmp/debuga    

4 融合与提交csv

4.1 测试

根据上一步生成的多个最佳模型，对测试集进行测试，将测试结果保存成文件，用以融合,请注意修改模型保存的路径。测试的结果是测试集(或验证集)的所有样本属于各个类的概率. 如果是对测试集,那么生成的结果就是一个217360*1999的矩阵,如果是对验证集,生成的结果就是一个200000*1999的矩阵.

需要指定:

• model: 模型名字,包括LSTMText,RCNN,MultiCNNTextBNDeep,FastText3,CNNText_inception
• model-path: 模型保存的路径
• result-path: 结果保存路径
• val: 为True,会对验证集进行测试,为False会对测试集进行测试.

# LSTM
python2 test.1.py main --model='LSTMText'  --batch-size=512  --model-path='checkpoints/LSTMText_word_0.411994005382' --result-path='/data_ssd/zhihu/result/LSTMText0.4119_word_test.pth'  --val=False --zhuge=True

python2 test.1.py main --model='LSTMText'  --batch-size=256 --type_=char --model-path='checkpoints/LSTMText_char_0.403192339135' --result-path='/data_ssd/zhihu/result/LSTMText0.4031_char_test.pth'  --val=False --zhuge=True
 
#RCNN
python2 test.1.py main --model='RCNN'  --batch-size=512  --model-path='checkpoints/RCNN_word_0.411511574999' --result-path='/data_ssd/zhihu/result/RCNN_0.4115_word_test.pth'  --val=False --zhuge=True

python2 test.1.py main --model='RCNN'  --batch-size=512  --model-path='checkpoints/RCNN_char_0.403710422571' --result-path='/data_ssd/zhihu/result/RCNN_0.4037_char_test.pth'  --val=False --zhuge=True

# DeepText

python2 test.1.py main --model='MultiCNNTextBNDeep'  --batch-size=512  --model-path='checkpoints/MultiCNNTextBNDeep_word_0.410330780091' --result-path='/data_ssd/zhihu/result/DeepText0.4103_word_test.pth'  --val=False --zhuge=True
# more to go ...

如果是对MultiModel进行测试,需要使用test.3.py ,并修改相对的opt.models和opt.model_paths,直接从main-all.py或者mian-all.1.py中copy过来即可.

比如

python2 test.3.py main --model='MultiModelAll'  --batch-size=128 --result-path='/data_ssd/zhihu/result/MultiModelallfast2_419245894992_aug_test.pth'  --val=False --zhuge=True --loss='bceloss'

4.2 融合

请参照notebooks/val_ensemble.ipynb 和notebooks/test_ensemble.ipynb,这个分别是验证集上融合计算分数,和测试集上融合生成相对应的csv.

5 文件说明

• main.py: 大多数模型的训练入口
• config.py: 配置文件,可通过命令喊参数传入覆盖默认值
• test.1.py: 根据模型生成对应的文件用来融合.
• data/: 数据加载相关
• scripts/: 各种脚本,主要是数据预处理
• utils/ : 工具函数,包括计算分数,对可视化工具visdom的封装
• models/: 所有的模型定义
  • models/BasicModel: 所有模型的父类,封装实现了两个方法
  • models/MultiCNNTextBNDeep: CNN
  • models/LSTMText: RNN
  • models/RCNN: RCNN
  • models/CNNText_inception Inception
  • models/MultiModelALL 和models/MultiModelAll2
  • 其它模型,没用到,或者没效果
• rep.py: 提交给主办方复现分数的代码
• del/: 失败的方法,没什么用的代码
• notebooks/: notebooks