Flat-Lattice-Transformer

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1k 170 较难 1 次阅读 1个月前语言模型
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Flat-Lattice-Transformer 是一款专为中文命名实体识别(NER)任务设计的开源深度学习模型,源自 ACL 2020 的学术论文。它主要解决了中文 NER 中因缺乏明确词边界而导致的识别难题。传统方法通常先进行分词再识别,容易受分词错误影响;而 Flat-Lattice-Transformer 创新性地引入“扁平化晶格(Flat-Lattice)”结构,将字符与潜在词汇信息同时输入 Transformer 编码器,无需依赖外部工具分词即可捕捉丰富的词汇特征,从而显著提升识别准确率。

该工具特别适合自然语言处理领域的研究人员和开发者使用,尤其是那些希望复现前沿学术成果、优化中文信息抽取系统或探索 Transformer 在序列标注中应用的技术人员。其独特亮点在于巧妙地将晶格结构转化为扁平序列,既保留了词汇信息,又完美适配标准的 Transformer 架构,便于并行计算。此外,项目后续还推出了优化版本(如 Flat_unique 和 Flat_scalar),通过改进位置编码机制大幅降低了显存占用,使得在有限硬件资源下训练更长序列成为可能。基于 PyTorch 和 FastNLP 构建,Flat-Lattice-Transformer 提供了清晰的代码实现和详细的运行指南,是中文 NLP 研究中极具参考价值的基线模型。

使用场景

某金融科技公司正在构建智能风控系统,需要从海量中文新闻和社交媒体中自动提取企业名称、人物及地点,以监测潜在的舆情风险。

没有 Flat-Lattice-Transformer 时

  • 分词错误导致识别失败:传统方法依赖预先分词,一旦分词工具将“北京大学”错误切分为“北京/大学”,模型便无法将其识别为一个完整的组织机构实体。
  • 边界模糊难以处理:中文缺乏天然空格分隔,面对嵌套实体(如“上海市人民政府”中包含“上海市”)时,基于字符的模型往往难以精准判断实体起止边界。
  • 长距离依赖捕捉弱:在处理长句时,常规序列模型容易丢失上下文信息,导致对远距离修饰语的实体归类不准确。
  • 调优成本高昂:为了弥补分词误差,团队需花费大量时间人工规则纠错或尝试多种分词器组合,研发效率低下。

使用 Flat-Lattice-Transformer 后

  • 融合词汇信息消除歧义:Flat-Lattice-Transformer 创新性地将字符与潜在词汇(Lattice)结构融合,即使不依赖完美分词,也能利用“北大”、“大学”等词汇信息辅助判断,显著提升“北京大学”的识别准确率。
  • 扁平化结构精准定位:通过独特的扁平化晶格 Transformer 架构,模型能直接建模字符间的复杂关系,轻松解决嵌套实体和边界模糊问题,无需复杂的后处理规则。
  • 全局上下文感知增强:借助 Transformer 的自注意力机制,模型能有效捕捉长距离依赖,确保在复杂句式中依然能准确关联实体与其属性。
  • 端到端训练简化流程:团队不再需要纠结于选择何种分词工具,直接使用预训练 Embedding 即可端到端训练,实验迭代速度提升数倍,且显存占用通过优化版本(如 Flat_scalar)得到良好控制。

Flat-Lattice-Transformer 通过打破中文分词瓶颈,实现了更精准、高效的中文命名实体识别,让风控系统能更敏锐地捕捉关键情报。

运行环境要求

GPU

未说明(但项目涉及深度学习训练及显存优化版本对比,隐含需要 NVIDIA GPU)

内存

未说明(根据更新说明中的显存占用表,长序列训练建议显存充足,系统内存推荐 16GB+)

依赖
notes1. 运行前需手动下载字符、Bigram 及词向量预训练文件(提供 Google Drive 和百度网盘链接),并修改 paths.py 配置路径。 2. 代码分为 V0(无 Bert)和 V1(含 Bert)两个版本目录。 3. 更新说明中提到了 V2 (Flat_unique) 和 V3 (Flat_scalar) 两种显存优化版本,分别通过去除重复组合和使用标量替代相对位置编码来降低显存占用,适合长序列训练。
python3.7.3
PyTorch==1.2.0
FastNLP==0.5.0
Numpy==1.16.4
fitlog (可选,用于记录实验结果)
Flat-Lattice-Transformer hero image

快速开始

English 中文

扁平-网格-Transformer

ACL 2020论文的代码:FLAT:使用扁平-网格-Transformer进行中文命名实体识别。

模型和结果可以在我们的ACL 2020论文《FLAT:使用扁平-网格-Transformer进行中文命名实体识别》中找到,论文链接为:https://arxiv.org/pdf/2004.11795.pdf。

需求:

Python: 3.7.3
PyTorch: 1.2.0
FastNLP: 0.5.0
Numpy: 1.16.4

你可以访问 这里 来了解更多关于FastNLP的信息。

如何运行代码?

  1. 下载字符嵌入和词嵌入。

    字符和二元组嵌入(gigaword_chn.all.a2b.{'uni'或'bi'}.ite50.vec):Google DriveBaidu Pan

    词(网格)嵌入:

    yj, (ctb.50d.vec):Google DriveBaidu Pan

    ls, (sgns.merge.word.bz2):Baidu Pan

  2. 修改 paths.py 文件以添加预训练的嵌入和数据集。

  3. 运行以下命令:

python preprocess.py (如果需要在MSRA NER数据集上训练FLAT,请添加 '--clip_msra')
cd V0(不带Bert) / V1(带Bert)
python flat_main.py --dataset <数据集名称> (ontonotes、msra、weibo或resume)

如果你想记录实验结果,可以使用fitlog:

pip install fitlog
fitlog init V0
cd V0
fitlog log logs

然后在 flat_main.py 中将 use_fitlog 设置为 True。

你可以访问 这里 来了解更多关于Fitlog的信息。

引用:

bibtex


运行环境:

Python: 3.7.3
PyTorch: 1.2.0
FastNLP: 0.5.0
Numpy: 1.16.4

你可以在 这里 深入了解 FastNLP 这个库。

如何运行?

  1. 请下载预训练的embedding

    Google DriveBaidu Pan 下载字和 Bigram 的 embedding (gigaword_chn.all.a2b.{'uni'或'bi'}.ite50.vec)

    Google DriveBaidu Pan 下载词的 embedding (ctb.50d.vec)(yj)

    Baidu Pan 下载词的embedding (sgns.merge.bigram.bz2)(ls)

  2. 修改 paths.py 来添加预训练的 embedding 和你的数据集。

  3. 运行下面的代码:

python preprocess.py (如果需要在MSRA NER数据集上训练FLAT,请添加 '--clip_msra')
cd V0(不带Bert) / V1(带Bert)
python flat_main.py --dataset <数据集名称> (ontonotes、msra、weibo或resume)

如果你想方便地记录和观察实验结果, 你可以使用fitlog:

pip install fitlog
fitlog init V0
cd V0
fitlog log logs

然后把flat_main.py里的 use_fitlog 设置为 True 就行 你可以在 这里 深入了解 Fitlog 这个工具

引用:

bibtex

更新说明:

5.7共提交两个版本,其中V2使用tensor.unique()用于去除相对位置中重复组合(记为Flat_unique),V3使用标量替代了FLAt中的相对位置编码(记为Flat_scalar).详见FLAT瘦身日记
使用这两种方法的显存占用如下表所示
batch_size=10

seq_len 50 100 150 200 250 300
Flat 1096MB 1668MB 2734MB 4118MB 5938MB 8374MB
Flat_unique 964MB 1204MB 1610MB 2166MB 2922MB 3940MB
Flat_scalar 878MB 916MB 1028MB 1062MB 1148MB 1322MB
Bert+Flat 1605MB 2237MB 3333MB 4725MB 6571MB 9039MB
Bert+Flat_unique 1495MB 1685MB 2129MB 2697MB 3453MB 4585MB
Bert+Flat_scalar 1409MB 1481MB 1565MB 1617MB 1705MB 2051MB

常见问题

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