RoBERTa for Chinese, TensorFlow & PyTorch

中文预训练RoBERTa模型

RoBERTa是BERT的改进版，通过改进训练任务和数据生成方式、训练更久、使用更大批次、使用更多数据等获得了State of The Art的效果；可以用Bert直接加载。

本项目是用TensorFlow实现了在大规模中文上RoBERTa的预训练，也会提供PyTorch的预训练模型和加载方式。

*** 2019-10-12：添加【阅读理解】不同模型上测试效果对比 ***

*** 2019-09-08： 添加国内下载地址、PyTorch版本、与多个模型bert-wwm、xlnet等模型效果初步对比 ***

Pre-trained model of albert, chinese version is also available for you now.

中文预训练RoBERTa模型-下载

*** 6层RoBERTa体验版 *** RoBERTa-zh-Layer6: Google Drive 或 百度网盘，TensorFlow版本，Bert 直接加载, 大小为200M

** 推荐 RoBERTa-zh-Large 通过验证**

RoBERTa-zh-Large: Google Drive 或 百度网盘 ，TensorFlow版本，Bert 直接加载

RoBERTa-zh-Large: Google Drive 或 百度网盘 ，PyTorch版本，Bert的PyTorch版直接加载

RoBERTa 24/12层版训练数据：30G原始文本，近3亿个句子，100亿个中文字(token)，产生了2.5亿个训练数据(instance)；

覆盖新闻、社区问答、多个百科数据等；

本项目与中文预训练24层XLNet模型 XLNet_zh项目，使用相同的训练数据。

RoBERTa_zh_L12: Google Drive 或 百度网盘 TensorFlow版本，Bert 直接加载

RoBERTa_zh_L12: Google Drive 或百度网盘 PyTorch版本，Bert的PyTorch版直接加载

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Roberta_l24_zh_base TensorFlow版本，Bert 直接加载

24层base版训练数据：10G文本，包含新闻、社区问答、多个百科数据等。

What is RoBERTa:

A robustly optimized method for pretraining natural language processing (NLP) systems that improves on Bidirectional Encoder Representations from Transformers, or BERT, the self-supervised method released by Google in 2018. 

RoBERTa, produces state-of-the-art results on the widely used NLP benchmark, General Language Understanding Evaluation (GLUE). The model delivered state-of-the-art performance on the MNLI, QNLI, RTE, STS-B, and RACE tasks and a sizable performance improvement on the GLUE benchmark. With a score of 88.5, RoBERTa reached the top position on the GLUE leaderboard, matching the performance of the previous leader, XLNet-Large. 

(Introduction from Facebook blog)

发布计划 Release Plan：

1、24层RoBERTa模型(roberta_l24_zh)，使用30G文件训练， 9月8日

2、12层RoBERTa模型(roberta_l12_zh)，使用30G文件训练， 9月8日

3、6层RoBERTa模型(roberta_l6_zh)， 使用30G文件训练， 9月8日

4、PyTorch版本的模型(roberta_l6_zh_pytorch) 9月8日

5、30G中文语料，预训练格式，可直接训练(bert,xlent,gpt2) 待定

6、测试集测试和效果对比 9月14日

效果测试与对比 Performance

互联网新闻情感分析：CCF-Sentiment-Analysis

模型	线上F1
BERT	80.3
Bert-wwm-ext	80.5
XLNet	79.6
Roberta-mid	80.5
Roberta-large (max_seq_length=512, split_num=1)	81.25

注：数据来源于guoday的开源项目；数据集和任务介绍见：CCF互联网新闻情感分析

自然语言推断：XNLI

模型	开发集	测试集
BERT	77.8 (77.4)	77.8 (77.5)
ERNIE	79.7 (79.4)	78.6 (78.2)
BERT-wwm	79.0 (78.4)	78.2 (78.0)
BERT-wwm-ext	79.4 (78.6)	78.7 (78.3)
XLNet	79.2	78.7
RoBERTa-zh-base	79.8	78.8
RoBERTa-zh-Large	80.2 (80.0)	79.9 (79.5)

注：RoBERTa_l24_zh，只跑了两次，Performance可能还会提升;

BERT-wwm-ext来自于这里；XLNet来自于这里; RoBERTa-zh-base，指12层RoBERTa中文模型

问题匹配语任务：LCQMC(Sentence Pair Matching)

模型	开发集(Dev)	测试集(Test)
BERT	89.4(88.4)	86.9(86.4)
ERNIE	89.8 (89.6)	87.2 (87.0)
BERT-wwm	89.4 (89.2)	87.0 (86.8)
BERT-wwm-ext	-	-
RoBERTa-zh-base	88.7	87.0
RoBERTa-zh-Large	89.9(89.6)	87.2(86.7)
RoBERTa-zh-Large(20w_steps)	89.7	87.0

注：RoBERTa_l24_zh，只跑了两次，Performance可能还会提升。保持训练轮次和论文一致：

阅读理解测试

目前阅读理解类问题bert和roberta最优参数均为epoch2, batch=32, lr=3e-5, warmup=0.1

cmrc2018(阅读理解)

models	DEV
sibert_base	F1:87.521(88.628) EM:67.381(69.152)
sialbert_middle	F1:87.6956(87.878) EM:67.897(68.624)
哈工大讯飞 roberta_wwm_ext_base	F1:87.521(88.628) EM:67.381(69.152)
brightmart roberta_middle	F1:86.841(87.242) EM:67.195(68.313)
brightmart roberta_large	F1:88.608(89.431) EM:69.935(72.538)

DRCD(阅读理解)

models	DEV
siBert_base	F1:93.343(93.524) EM:87.968(88.28)
siALBert_middle	F1:93.865(93.975) EM:88.723(88.961)
哈工大讯飞 roberta_wwm_ext_base	F1:94.257(94.48) EM:89.291(89.642)
brightmart roberta_large	F1:94.933(95.057) EM:90.113(90.238)

CJRC(带有yes,no,unkown的阅读理解)

models	DEV
siBert_base	F1:80.714(81.14) EM:64.44(65.04)
siALBert_middle	F1:80.9838(81.299) EM:63.796(64.202)
哈工大讯飞 roberta_wwm_ext_base	F1:81.510(81.684) EM:64.924(65.574)
brightmart roberta_large	F1:80.16(80.475) EM:65.249(66.133)

阅读理解测试对比数据来源bert_cn_finetune

? 处地方，将会很快更新到具体的值

RoBERTa中文版 Chinese Version

本项目所指的中文预训练RoBERTa模型只指按照RoBERTa论文主要精神训练的模型。包括：

1、数据生成方式和任务改进：取消下一个句子预测，并且数据连续从一个文档中获得(见：Model Input Format and Next Sentence Prediction，DOC-SENTENCES)

2、更大更多样性的数据：使用30G中文训练，包含3亿个句子，100亿个字(即token）。由新闻、社区讨论、多个百科，包罗万象，覆盖数十万个主题，

所以数据具有多样性（为了更有多样性，可以可以加入网络书籍、小说、故事类文学、微博等）。

3、训练更久：总共训练了近20万，总共见过近16亿个训练数据(instance)； 在Cloud TPU v3-256 上训练了24小时，相当于在TPU v3-8(128G显存)上需要训练一个月。

4、更大批次：使用了超大（8k）的批次batch size。

5、调整优化器等超参数。

除以上外，本项目中文版，使用了全词mask(whole word mask)。在全词Mask中，如果一个完整的词的部分WordPiece子词被mask，则同属该词的其他部分也会被mask，即全词Mask。

本项目中并没有直接实现dynamic mask。通过复制一个训练样本得到多份数据，每份数据使用不同mask，并加大复制的分数，可间接得到dynamic mask效果。

使用说明 Instructions for Use

当前本项目是使用sequence length为256训练的，所以可能对长度在这个范围内的效果不错；如果你的任务的输入比较长（如序列长度为512），或许效果有影响。

有同学结合滑动窗口的形式，将序列做拆分，还是得到了比较好的效果，见#issue-16

中文全词遮蔽 Whole Word Mask

说明	样例
原始文本	使用语言模型来预测下一个词的probability。
分词文本	使用 语言 模型 来 预测 下 一个 词 的 probability 。
原始Mask输入	使 用 语 言 [MASK] 型 来 [MASK] 测 下 一 个 词 的 pro [MASK] ##lity 。
全词Mask输入	使 用 语 言 [MASK] [MASK] 来 [MASK] [MASK] 下 一 个 词 的 [MASK] [MASK] [MASK] 。

模型加载（以Sentence Pair Matching即句子对任务，LCQMC为例）

下载LCQMC数据集，包含训练、验证和测试集，训练集包含24万口语化描述的中文句子对，标签为1或0。1为句子语义相似，0为语义不相似。

tensorFlow版本：

1、复制本项目： git clone https://github.com/brightmart/roberta_zh

2、进到项目(roberta_zh)中。

  假设你将RoBERTa预训练模型下载并解压到该改项目的roberta_zh_large目录，即roberta_zh/roberta_zh_large

运行命令:

export BERT_BASE_DIR=./roberta_zh_large
export MY_DATA_DIR=./data/lcqmc
python run_classifier.py \
  --task_name=lcqmc_pair \
  --do_train=true \
  --do_eval=true \
  --data_dir=$MY_DATA_DIR \
  --vocab_file=$BERT_BASE_DIR/vocab.txt \
  --bert_config_file=$BERT_BASE_DIR/bert_config_large.json \
  --init_checkpoint=$BERT_BASE_DIR/roberta_zh_large_model.ckpt \
  --max_seq_length=128 \
  --train_batch_size=64 \
  --learning_rate=2e-5 \
  --num_train_epochs=3 \
  --output_dir=./checkpoint_lcqmc

注：task_name为lcqmc_pair。这里已经在run_classifier.py中的添加一个processor,并加到processors中，用于指定做lcqmc任务，并加载训练和验证数据。

PyTorch加载方式，先参考issue 9；将很快提供更具体方式。

预训练 Pre-training

1) 预训练的数据 data of pre-training

你可以使用你的任务相关领域的数据来训练，也可以从通用的语料中筛选出一部分与你领域相关的数据做训练。

通用语料数据见nlp_chinese_corpus:包含多个拥有数千万句子的语料的数据集。

2) 生成预训练数据 generate data for pre-training

包括使用参照DOC-SENTENCES的形式，连续从一个文档中获得数据；以及做全词遮蔽(whole word mask)

shell脚本：批量将多个txt文本转化为tfrecord的数据。

如将第1到10个txt转化为tfrecords文件：

nohup bash create_pretrain_data.sh 1 10 & 
                                                                             
注：在我们的实验中使用15%的比例做全词遮蔽，模型学习难度大、收敛困难，所以我们用了10%的比例；

3）运行预训练命令 pre-training

去掉next sentence prediction任务

export BERT_BASE_DIR=<path_of_robert_or_bert_model>
nohup python3 run_pretraining.py --input_file=./tf_records_all/tf*.tfrecord  \
--output_dir=my_new_model_path --do_train=True --do_eval=True --bert_config_file=$BERT_BASE_DIR/bert_config.json \
--train_batch_size=8192 --max_seq_length=256 --max_predictions_per_seq=23 \
--num_train_steps=200000 --num_warmup_steps=10000 --learning_rate=1e-4    \
--save_checkpoints_steps=3000  --init_checkpoint=$BERT_BASE_DIR/bert_model.ckpt  &

注：如果你重头开始训练，可以不指定init_checkpoint；
如果你从现有的模型基础上训练，指定一下BERT_BASE_DIR的路径，并确保bert_config_file和init_checkpoint两个参数的值能对应到相应的文件上；
领域上的预训练，可以不用训练特别久。

Learning Curve 学习曲线

对显存的要求 Trade off between batch Size and sequence length

System	Seq Length	Max Batch Size
RoBERTa-Base	64	64
...	128	32
...	256	16
...	320	14
...	384	12
...	512	6
RoBERTa-Large	64	12
...	128	6
...	256	2
...	320	1
...	384	0
...	512	0

技术交流与问题讨论QQ群: 836811304

If you have any question, you can raise an issue, or send me an email: brightmart@hotmail.com;

You can also send pull request to report you performance on your task or add methods on how to load models for PyTorch and so on.

If you have ideas for generate best performance pre-training Chinese model, please also let me know.

请报告在你的任务上的准确率情况及与其他模型的比较。

项目贡献者，还包括：

skyhawk1990

Research supported with Cloud TPUs from Google's TensorFlow Research Cloud (TFRC)

Reference

1、RoBERTa: A Robustly Optimized BERT Pretraining Approach

2、Pre-Training with Whole Word Masking for Chinese BERT

3、BERT: Pre-training of Deep Bidirectional Transformers for Language Understanding

4、LCQMC: A Large-scale Chinese Question Matching Corpus