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🤗 Transformers로 할 수 있는 것[[what__transformers_can_do]]

🤗 Transformers는 자연어처리(NLP), 컴퓨터 비전, 오디오 및 음성 처리 작업에 대한 사전훈련된 최첨단 모델 라이브러리입니다. 이 라이브러리는 트랜스포머 모델뿐만 아니라 컴퓨터 비전 작업을 위한 현대적인 합성곱 신경망과 같은 트랜스포머가 아닌 모델도 포함하고 있습니다.

스마트폰, 앱, 텔레비전과 같은 오늘날 가장 인기 있는 소비자 제품을 살펴보면, 딥러닝 기술이 그 뒤에 사용되고 있을 확률이 높습니다. 스마트폰으로 촬영한 사진에서 배경 객체를 제거하고 싶다면 어떻게 할까요? 이는 파놉틱 세그멘테이션 작업의 예입니다(아직 이게 무엇인지 모른다면, 다음 섹션에서 설명하겠습니다!).

이 페이지는 다양한 음성 및 오디오, 컴퓨터 비전, NLP 작업을 🤗 Transformers 라이브러리를 활용하여 다루는 간단한 예제를 3줄의 코드로 제공합니다.

오디오[[audio]]

음성 및 오디오 처리 작업은 다른 모달리티와 약간 다릅니다. 이는 주로 오디오가 연속적인 신호로 입력되기 때문입니다. 텍스트와 달리 원본 오디오 파형(waveform)은 문장이 단어로 나눠지는 것처럼 깔끔하게 이산적인 묶음으로 나눌 수 없습니다. 이를 극복하기 위해 원본 오디오 신호는 일정한 간격으로 샘플링됩니다. 해당 간격 내에서 더 많은 샘플을 취할 경우 샘플링률이 높아지며, 오디오는 원본 오디오 소스에 더 가까워집니다.

과거의 접근 방식은 오디오에서 유용한 특징을 추출하기 위해 오디오를 전처리하는 것이었습니다. 하지만 현재는 원본 오디오 파형을 특성 인코더에 직접 넣어서 오디오 표현(representation)을 추출하는 것이 더 일반적입니다. 이렇게 하면 전처리 단계가 단순해지고 모델이 가장 중요한 특징을 학습할 수 있습니다.

오디오 분류[[audio_classification]]

오디오 분류는 오디오 데이터에 미리 정의된 클래스 집합의 레이블을 지정하는 작업입니다. 이는 많은 구체적인 응용 프로그램을 포함한 넓은 범주입니다.

일부 예시는 다음과 같습니다:

  • 음향 장면 분류: 오디오에 장면 레이블("사무실", "해변", "경기장")을 지정합니다.
  • 음향 이벤트 감지: 오디오에 소리 이벤트 레이블("차 경적", "고래 울음소리", "유리 파손")을 지정합니다.
  • 태깅: 여러 가지 소리(새 지저귐, 회의에서의 화자 식별)가 포함된 오디오에 레이블을 지정합니다.
  • 음악 분류: 음악에 장르 레이블("메탈", "힙합", "컨트리")을 지정합니다.
>>> from transformers import pipeline

>>> classifier = pipeline(task="audio-classification", model="superb/hubert-base-superb-er")
>>> preds = classifier("https://huggingface.co/datasets/Narsil/asr_dummy/resolve/main/mlk.flac")
>>> preds = [{"score": round(pred["score"], 4), "label": pred["label"]} for pred in preds]
>>> preds
[{'score': 0.4532, 'label': 'hap'},
 {'score': 0.3622, 'label': 'sad'},
 {'score': 0.0943, 'label': 'neu'},
 {'score': 0.0903, 'label': 'ang'}]

자동 음성 인식[[automatic_speech_recognition]]

자동 음성 인식(ASR)은 음성을 텍스트로 변환하는 작업입니다. 음성은 인간의 자연스러운 의사소통 형태이기 때문에 ASR은 가장 일반적인 오디오 작업 중 하나입니다. 오늘날 ASR 시스템은 스피커, 전화 및 자동차와 같은 "스마트" 기술 제품에 내장되어 있습니다. 우리는 가상 비서에게 음악 재생, 알림 설정 및 날씨 정보를 요청할 수 있습니다.

하지만 트랜스포머 아키텍처가 해결하는 데 도움을 준 핵심 도전 과제 중 하나는 양이 데이터 양이 적은 언어(low-resource language)에 대한 것입니다. 대량의 음성 데이터로 사전 훈련한 후 데이터 양이 적은 언어에서 레이블이 지정된 음성 데이터 1시간만으로 모델을 미세 조정하면 이전의 100배 많은 레이블이 지정된 데이터로 훈련된 ASR 시스템보다 훨씬 더 높은 품질의 결과를 얻을 수 있습니다.

>>> from transformers import pipeline

>>> transcriber = pipeline(task="automatic-speech-recognition", model="openai/whisper-small")
>>> transcriber("https://huggingface.co/datasets/Narsil/asr_dummy/resolve/main/mlk.flac")
{'text': ' I have a dream that one day this nation will rise up and live out the true meaning of its creed.'}

컴퓨터 비전[[computer_vision]]

컴퓨터 비전 작업 중 가장 초기의 성공적인 작업 중 하나는 합성곱 신경망(CNN)을 사용하여 우편번호 숫자 이미지를 인식하는 것이었습니다. 이미지는 픽셀로 구성되어 있으며 각 픽셀은 숫자 값으로 표현됩니다. 이로써 이미지를 픽셀 값의 행렬로 나타내는 것이 쉬워집니다. 특정한 픽셀 값의 조합은 이미지의 색상을 의미합니다.

컴퓨터 비전 작업은 일반적으로 다음 두 가지 방법으로 접근 가능합니다:

  1. 합성곱을 사용하여 이미지의 낮은 수준 특징에서 높은 수준의 추상적인 요소까지 계층적으로 학습합니다.

  2. 이미지를 패치로 나누고 트랜스포머를 사용하여 점진적으로 각 이미지 패치가 서로 어떠한 방식으로 연관되어 이미지를 형성하는지 학습합니다. CNN에서 선호하는 상향식 접근법과는 달리, 이 방식은 흐릿한 이미지로 초안을 그리고 점진적으로 선명한 이미지로 만들어가는 것과 유사합니다.

이미지 분류[[image_classification]]

이미지 분류는 한 개의 전체 이미지에 미리 정의된 클래스 집합의 레이블을 지정하는 작업입니다.

대부분의 분류 작업과 마찬가지로, 이미지 분류에는 다양한 실용적인 용도가 있으며, 일부 예시는 다음과 같습니다:

  • 의료: 질병을 감지하거나 환자 건강을 모니터링하기 위해 의료 이미지에 레이블을 지정합니다.
  • 환경: 위성 이미지를 분류하여 산림 벌채를 감시하고 야생 지역 관리를 위한 정보를 제공하거나 산불을 감지합니다.
  • 농업: 작물 이미지를 분류하여 식물 건강을 확인하거나 위성 이미지를 분류하여 토지 이용 관찰에 사용합니다.
  • 생태학: 동물이나 식물 종 이미지를 분류하여 야생 동물 개체군을 조사하거나 멸종 위기에 처한 종을 추적합니다.
>>> from transformers import pipeline

>>> classifier = pipeline(task="image-classification")
>>> preds = classifier(
...     "https://huggingface.co/datasets/huggingface/documentation-images/resolve/main/pipeline-cat-chonk.jpeg"
... )
>>> preds = [{"score": round(pred["score"], 4), "label": pred["label"]} for pred in preds]
>>> print(*preds, sep="\n")
{'score': 0.4335, 'label': 'lynx, catamount'}
{'score': 0.0348, 'label': 'cougar, puma, catamount, mountain lion, painter, panther, Felis concolor'}
{'score': 0.0324, 'label': 'snow leopard, ounce, Panthera uncia'}
{'score': 0.0239, 'label': 'Egyptian cat'}
{'score': 0.0229, 'label': 'tiger cat'}

객체 탐지[[object_detection]]

이미지 분류와 달리 객체 탐지는 이미지 내에서 여러 객체를 식별하고 바운딩 박스로 정의된 객체의 위치를 파악합니다.

객체 탐지의 몇 가지 응용 예시는 다음과 같습니다:

  • 자율 주행 차량: 다른 차량, 보행자 및 신호등과 같은 일상적인 교통 객체를 감지합니다.
  • 원격 감지: 재난 모니터링, 도시 계획 및 기상 예측 등을 수행합니다.
  • 결함 탐지: 건물의 균열이나 구조적 손상, 제조 결함 등을 탐지합니다.
>>> from transformers import pipeline

>>> detector = pipeline(task="object-detection")
>>> preds = detector(
...     "https://huggingface.co/datasets/huggingface/documentation-images/resolve/main/pipeline-cat-chonk.jpeg"
... )
>>> preds = [{"score": round(pred["score"], 4), "label": pred["label"], "box": pred["box"]} for pred in preds]
>>> preds
[{'score': 0.9865,
  'label': 'cat',
  'box': {'xmin': 178, 'ymin': 154, 'xmax': 882, 'ymax': 598}}]

이미지 분할[[image_segmentation]]

이미지 분할은 픽셀 차원의 작업으로, 이미지 내의 모든 픽셀을 클래스에 할당합니다. 이는 객체 탐지와 다릅니다. 객체 탐지는 바운딩 박스를 사용하여 이미지 내의 객체를 레이블링하고 예측하는 반면, 분할은 더 세분화된 작업입니다. 분할은 픽셀 수준에서 객체를 감지할 수 있습니다.

이미지 분할에는 여러 유형이 있습니다:

  • 인스턴스 분할: 개체의 클래스를 레이블링하는 것 외에도, 개체의 각 구분된 인스턴스에도 레이블을 지정합니다 ("개-1", "개-2" 등).
  • 파놉틱 분할: 의미적 분할과 인스턴스 분할의 조합입니다. 각 픽셀을 의미적 클래스로 레이블링하는 동시에 개체의 각각 구분된 인스턴스로도 레이블을 지정합니다.

분할 작업은 자율 주행 차량에서 유용하며, 주변 환경의 픽셀 수준 지도를 생성하여 보행자와 다른 차량 주변에서 안전하게 탐색할 수 있습니다. 또한 의료 영상에서도 유용합니다. 분할 작업이 픽셀 수준에서 객체를 감지할 수 있기 때문에 비정상적인 세포나 장기의 특징을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이미지 분할은 의류 가상 시착이나 카메라를 통해 실제 세계에 가상 개체를 덧씌워 증강 현실 경험을 만드는 등 전자 상거래 분야에서도 사용될 수 있습니다.

>>> from transformers import pipeline

>>> segmenter = pipeline(task="image-segmentation")
>>> preds = segmenter(
...     "https://huggingface.co/datasets/huggingface/documentation-images/resolve/main/pipeline-cat-chonk.jpeg"
... )
>>> preds = [{"score": round(pred["score"], 4), "label": pred["label"]} for pred in preds]
>>> print(*preds, sep="\n")
{'score': 0.9879, 'label': 'LABEL_184'}
{'score': 0.9973, 'label': 'snow'}
{'score': 0.9972, 'label': 'cat'}

깊이 추정[[depth_estimation]]

깊이 추정은 카메라로부터 이미지 내부의 각 픽셀의 거리를 예측합니다. 이 컴퓨터 비전 작업은 특히 장면 이해와 재구성에 중요합니다. 예를 들어, 자율 주행 차량은 보행자, 교통 표지판 및 다른 차량과 같은 객체와의 거리를 이해하여 장애물과 충돌을 피해야 합니다. 깊이 정보는 또한 2D 이미지에서 3D 표현을 구성하는 데 도움이 되며 생물학적 구조나 건물의 고품질 3D 표현을 생성하는 데 사용될 수 있습니다.

깊이 추정에는 두 가지 접근 방식이 있습니다:

  • 스테레오: 약간 다른 각도에서 촬영된 동일한 이미지 두 장을 비교하여 깊이를 추정합니다.
  • 단안: 단일 이미지에서 깊이를 추정합니다.
>>> from transformers import pipeline

>>> depth_estimator = pipeline(task="depth-estimation")
>>> preds = depth_estimator(
...     "https://huggingface.co/datasets/huggingface/documentation-images/resolve/main/pipeline-cat-chonk.jpeg"
... )

자연어처리[[natural_language_processing]]

텍스트는 인간이 의사 소통하는 자연스러운 방식 중 하나이기 때문에 자연어처리 역시 가장 일반적인 작업 유형 중 하나입니다. 모델이 인식하는 형식으로 텍스트를 변환하려면 토큰화해야 합니다. 이는 텍스트 시퀀스를 개별 단어 또는 하위 단어(토큰)로 분할한 다음 이러한 토큰을 숫자로 변환하는 것을 의미합니다. 결과적으로 텍스트 시퀀스를 숫자 시퀀스로 표현할 수 있으며, 숫자 시퀀스를 다양한 자연어처리 작업을 해결하기 위한 모델에 입력할 수 있습니다!

텍스트 분류[[text_classification]]

다른 모달리티에서의 분류 작업과 마찬가지로 텍스트 분류는 미리 정의된 클래스 집합에서 텍스트 시퀀스(문장 수준, 단락 또는 문서 등)에 레이블을 지정합니다. 텍스트 분류에는 다양한 실용적인 응용 사례가 있으며, 일부 예시는 다음과 같습니다:

  • 감성 분석: 텍스트를 긍정 또는 부정과 같은 어떤 극성에 따라 레이블링하여 정치, 금융, 마케팅과 같은 분야에서 의사 결정에 정보를 제공하고 지원할 수 있습니다.
  • 콘텐츠 분류: 텍스트를 주제에 따라 레이블링(날씨, 스포츠, 금융 등)하여 뉴스 및 소셜 미디어 피드에서 정보를 구성하고 필터링하는 데 도움이 될 수 있습니다.
>>> from transformers import pipeline

>>> classifier = pipeline(task="sentiment-analysis")
>>> preds = classifier("Hugging Face is the best thing since sliced bread!")
>>> preds = [{"score": round(pred["score"], 4), "label": pred["label"]} for pred in preds]
>>> preds
[{'score': 0.9991, 'label': 'POSITIVE'}]

토큰 분류[[token_classification]]

모든 자연어처리 작업에서는 텍스트가 개별 단어나 하위 단어로 분리되어 전처리됩니다. 분리된 단어를 토큰이라고 합니다. 토큰 분류는 각 토큰에 미리 정의된 클래스 집합의 레이블을 할당합니다.

토큰 분류의 두 가지 일반적인 유형은 다음과 같습니다:

  • 개체명 인식 (NER): 토큰을 조직, 인물, 위치 또는 날짜와 같은 개체 범주에 따라 레이블링합니다. NER은 특히 유전체학적인 환경에서 유전자, 단백질 및 약물 이름에 레이블을 지정하는 데 널리 사용됩니다.
  • 품사 태깅 (POS): 명사, 동사, 형용사와 같은 품사에 따라 토큰에 레이블을 할당합니다. POS는 번역 시스템이 동일한 단어가 문법적으로 어떻게 다른지 이해하는 데 도움이 됩니다 (명사로 사용되는 "bank(은행)"과 동사로 사용되는 "bank(예금을 예치하다)"과 같은 경우).
>>> from transformers import pipeline

>>> classifier = pipeline(task="ner")
>>> preds = classifier("Hugging Face is a French company based in New York City.")
>>> preds = [
...     {
...         "entity": pred["entity"],
...         "score": round(pred["score"], 4),
...         "index": pred["index"],
...         "word": pred["word"],
...         "start": pred["start"],
...         "end": pred["end"],
...     }
...     for pred in preds
... ]
>>> print(*preds, sep="\n")
{'entity': 'I-ORG', 'score': 0.9968, 'index': 1, 'word': 'Hu', 'start': 0, 'end': 2}
{'entity': 'I-ORG', 'score': 0.9293, 'index': 2, 'word': '##gging', 'start': 2, 'end': 7}
{'entity': 'I-ORG', 'score': 0.9763, 'index': 3, 'word': 'Face', 'start': 8, 'end': 12}
{'entity': 'I-MISC', 'score': 0.9983, 'index': 6, 'word': 'French', 'start': 18, 'end': 24}
{'entity': 'I-LOC', 'score': 0.999, 'index': 10, 'word': 'New', 'start': 42, 'end': 45}
{'entity': 'I-LOC', 'score': 0.9987, 'index': 11, 'word': 'York', 'start': 46, 'end': 50}
{'entity': 'I-LOC', 'score': 0.9992, 'index': 12, 'word': 'City', 'start': 51, 'end': 55}

질의응답[[question_answering]]

질의응답은 또 하나의 토큰 차원의 작업으로, 문맥이 있을 때(개방형 도메인)와 문맥이 없을 때(폐쇄형 도메인) 질문에 대한 답변을 반환합니다. 이 작업은 가상 비서에게 식당이 영업 중인지와 같은 질문을 할 때마다 발생할 수 있습니다. 고객 지원 또는 기술 지원을 제공하거나 검색 엔진이 요청한 정보를 검색하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

질문 답변에는 일반적으로 두 가지 유형이 있습니다:

  • 추출형: 질문과 문맥이 주어졌을 때, 모델이 주어진 문맥의 일부에서 가져온 텍스트의 범위를 답변으로 합니다.
  • 생성형: 질문과 문맥이 주어졌을 때, 주어진 문맥을 통해 답변을 생성합니다. 이 접근 방식은 [QuestionAnsweringPipeline] 대신 [Text2TextGenerationPipeline]을 통해 처리됩니다.
>>> from transformers import pipeline

>>> question_answerer = pipeline(task="question-answering")
>>> preds = question_answerer(
...     question="What is the name of the repository?",
...     context="The name of the repository is huggingface/transformers",
... )
>>> print(
...     f"score: {round(preds['score'], 4)}, start: {preds['start']}, end: {preds['end']}, answer: {preds['answer']}"
... )
score: 0.9327, start: 30, end: 54, answer: huggingface/transformers

요약[[summarization]]

요약은 원본 문서의 의미를 최대한 보존하면서 긴 문서를 짧은 문서로 만드는 작업입니다. 요약은 sequence-to-sequence 작업입니다. 입력보다 짧은 텍스트 시퀀스를 출력합니다. 요약 작업은 독자가 장문 문서들의 주요 포인트를 빠르게 이해하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 입법안, 법률 및 금융 문서, 특허 및 과학 논문은 요약 작업이 독자의 시간을 절약하고 독서 보조 도구로 사용될 수 있는 몇 가지 예시입니다.

질문 답변과 마찬가지로 요약에는 두 가지 유형이 있습니다:

  • 추출형: 원본 텍스트에서 가장 중요한 문장을 식별하고 추출합니다.
  • 생성형: 원본 텍스트에서 목표 요약을 생성합니다. 입력 문서에 없는 새로운 단어를 포함할 수도 있습니다. [SummarizationPipeline]은 생성형 접근 방식을 사용합니다.
>>> from transformers import pipeline

>>> summarizer = pipeline(task="summarization")
>>> summarizer(
...     "In this work, we presented the Transformer, the first sequence transduction model based entirely on attention, replacing the recurrent layers most commonly used in encoder-decoder architectures with multi-headed self-attention. For translation tasks, the Transformer can be trained significantly faster than architectures based on recurrent or convolutional layers. On both WMT 2014 English-to-German and WMT 2014 English-to-French translation tasks, we achieve a new state of the art. In the former task our best model outperforms even all previously reported ensembles."
... )
[{'summary_text': ' The Transformer is the first sequence transduction model based entirely on attention . It replaces the recurrent layers most commonly used in encoder-decoder architectures with multi-headed self-attention . For translation tasks, the Transformer can be trained significantly faster than architectures based on recurrent or convolutional layers .'}]

번역[[translation]]

번역은 한 언어로 된 텍스트 시퀀스를 다른 언어로 변환하는 작업입니다. 이는 서로 다른 배경을 가진 사람들이 서로 소통하는 데 도움을 주는 중요한 역할을 합니다. 더 넓은 대중에게 콘텐츠를 번역하여 전달하거나, 새로운 언어를 배우는 데 도움이 되는 학습 도구가 될 수도 있습니다. 요약과 마찬가지로, 번역은 sequence-to-sequence 작업입니다. 즉, 모델은 입력 시퀀스를 받아서 출력이 되는 목표 시퀀스를 반환합니다.

초기의 번역 모델은 대부분 단일 언어로 이루어져 있었지만, 최근에는 많은 언어 쌍 간에 번역을 수행할 수 있는 다중 언어 모델에 대한 관심이 높아지고 있습니다.

>>> from transformers import pipeline

>>> text = "translate English to French: Hugging Face is a community-based open-source platform for machine learning."
>>> translator = pipeline(task="translation", model="google-t5/t5-small")
>>> translator(text)
[{'translation_text': "Hugging Face est une tribune communautaire de l'apprentissage des machines."}]

언어 모델링[[language_modeling]]

언어 모델링은 텍스트 시퀀스에서 단어를 예측하는 작업입니다. 사전 훈련된 언어 모델은 많은 다른 하위 작업에 따라 미세 조정될 수 있기 때문에 매우 인기 있는 자연어처리 작업이 되었습니다. 최근에는 제로 샷(zero-shot) 또는 퓨 샷(few-shot) 학습이 가능한 대규모 언어 모델(Large Language Models, LLM)에 대한 많은 관심이 발생하고 있습니다. 이는 모델이 명시적으로 훈련되지 않은 작업도 해결할 수 있다는 것을 의미합니다! 언어 모델은 유창하고 설득력 있는 텍스트를 생성하는 데 사용될 수 있지만, 텍스트가 항상 정확하지는 않을 수 있으므로 주의가 필요합니다.

언어 모델링에는 두 가지 유형이 있습니다:

  • 인과적 언어 모델링: 이 모델의 목적은 시퀀스에서 다음 토큰을 예측하는 것이며, 미래 토큰이 마스킹 됩니다.

    >>> from transformers import pipeline

>>> prompt = "Hugging Face is a community-based open-source platform for machine learning."
>>> generator = pipeline(task="text-generation")
>>> generator(prompt)  # doctest: +SKIP

  • 마스킹된 언어 모델링: 이 모델의 목적은 시퀀스 내의 마스킹된 토큰을 예측하는 것이며, 시퀀스 내의 모든 토큰에 대한 접근이 제공됩니다.

    >>> text = "Hugging Face is a community-based open-source <mask> for machine learning."
>>> fill_mask = pipeline(task="fill-mask")
>>> preds = fill_mask(text, top_k=1)
>>> preds = [
...     {
...         "score": round(pred["score"], 4),
...         "token": pred["token"],
...         "token_str": pred["token_str"],
...         "sequence": pred["sequence"],
...     }
...     for pred in preds
... ]
>>> preds
[{'score': 0.2236,
  'token': 1761,
  'token_str': ' platform',
  'sequence': 'Hugging Face is a community-based open-source platform for machine learning.'}]

이 페이지를 통해 각 모달리티의 다양한 작업 유형과 각 작업의 실용적 중요성에 대해 추가적인 배경 정보를 얻으셨기를 바랍니다. 다음 섹션에서는 🤗 Transformer가 이러한 작업을 해결하는 방법에 대해 알아보실 수 있습니다.