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自然語(yǔ)言生成:Bard:Bard的優(yōu)化與調(diào)參技巧1理解Bard模型1.1Bard模型的架構(gòu)解析Bard模型,作為自然語(yǔ)言生成領(lǐng)域的一種先進(jìn)模型,其架構(gòu)基于Transformer模型,這是由Vaswani等人在2017年提出的。Transformer模型通過(guò)自注意力機(jī)制(self-attentionmechanism)和位置編碼(positionalencoding)來(lái)處理序列數(shù)據(jù),從而在不依賴于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RNN)的情況下,實(shí)現(xiàn)了對(duì)長(zhǎng)序列的高效處理。1.1.1自注意力機(jī)制自注意力機(jī)制允許模型在處理序列數(shù)據(jù)時(shí),關(guān)注序列中的所有位置,而不僅僅是前一個(gè)或后一個(gè)位置。這使得模型能夠捕捉到輸入序列中不同位置之間的依賴關(guān)系,對(duì)于自然語(yǔ)言處理任務(wù)尤其重要,因?yàn)檎Z(yǔ)句中的單詞可能與序列中的任何其他單詞有關(guān)聯(lián)。代碼示例importtorch
importtorch.nnasnn
classMultiHeadAttention(nn.Module):
def__init__(self,embed_dim,num_heads):
super(MultiHeadAttention,self).__init__()
self.embed_dim=embed_dim
self.num_heads=num_heads
self.head_dim=embed_dim//num_heads
self.query=nn.Linear(embed_dim,embed_dim)
self.key=nn.Linear(embed_dim,embed_dim)
self.value=nn.Linear(embed_dim,embed_dim)
self.out=nn.Linear(embed_dim,embed_dim)
defforward(self,query,key,value,mask=None):
batch_size=query.size(0)
#將query,key,value分割成多個(gè)頭
query=self.query(query).view(batch_size,-1,self.num_heads,self.head_dim).transpose(1,2)
key=self.key(key).view(batch_size,-1,self.num_heads,self.head_dim).transpose(1,2)
value=self.value(value).view(batch_size,-1,self.num_heads,self.head_dim).transpose(1,2)
#計(jì)算注意力權(quán)重
energy=torch.matmul(query,key.transpose(-2,-1))/(self.head_dim**0.5)
ifmaskisnotNone:
energy=energy.masked_fill(mask==0,-1e10)
attention=torch.softmax(energy,dim=-1)
#應(yīng)用注意力權(quán)重
out=torch.matmul(attention,value)
out=out.transpose(1,2).contiguous().view(batch_size,-1,self.embed_dim)
out=self.out(out)
returnout1.1.2位置編碼位置編碼是Transformer模型中用于保留序列中單詞位置信息的一種機(jī)制。在自然語(yǔ)言中,單詞的順序?qū)τ诶斫庹Z(yǔ)句的含義至關(guān)重要。位置編碼通過(guò)添加一個(gè)基于位置的向量到每個(gè)單詞的嵌入向量中,使得模型能夠區(qū)分序列中不同位置的單詞。代碼示例importmath
defpositional_encoding(max_len,embed_dim):
pe=torch.zeros(max_len,embed_dim)
position=torch.arange(0,max_len,dtype=torch.float).unsqueeze(1)
div_term=torch.exp(torch.arange(0,embed_dim,2).float()*(-math.log(10000.0)/embed_dim))
pe[:,0::2]=torch.sin(position*div_term)
pe[:,1::2]=torch.cos(position*div_term)
returnpe1.2Bard的訓(xùn)練數(shù)據(jù)與預(yù)處理Bard模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)通常來(lái)源于大規(guī)模的文本語(yǔ)料庫(kù),如書籍、新聞文章、網(wǎng)頁(yè)文本等。這些數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)預(yù)處理,以便模型能夠有效地學(xué)習(xí)和生成自然語(yǔ)言。1.2.1數(shù)據(jù)預(yù)處理步驟文本清洗:去除文本中的無(wú)關(guān)字符,如標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、數(shù)字、特殊符號(hào)等。分詞:將文本分割成單詞或子詞(token),這是模型處理文本的基本單位。構(gòu)建詞匯表:統(tǒng)計(jì)所有分詞后的單詞,構(gòu)建一個(gè)詞匯表,每個(gè)單詞對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的ID。編碼:將文本中的每個(gè)單詞轉(zhuǎn)換為其在詞匯表中的ID。添加特殊標(biāo)記:在每個(gè)序列的開(kāi)始和結(jié)束添加特殊標(biāo)記,如<s>和</s>,幫助模型理解序列的邊界。填充和截?cái)啵簽榱耸姑總€(gè)批次中的序列長(zhǎng)度相同,需要對(duì)較短的序列進(jìn)行填充,對(duì)過(guò)長(zhǎng)的序列進(jìn)行截?cái)?。代碼示例fromtransformersimportAutoTokenizer
#初始化Bard模型的分詞器
tokenizer=AutoTokenizer.from_pretrained("google/bard")
#示例文本
text="這是一個(gè)示例文本,用于展示Bard模型的分詞和編碼過(guò)程。"
#分詞和編碼
encoded_text=tokenizer.encode(text,return_tensors='pt')
#解碼
decoded_text=tokenizer.decode(encoded_text[0])
print("編碼后的文本:",encoded_text)
print("解碼后的文本:",decoded_text)1.2.2訓(xùn)練數(shù)據(jù)的來(lái)源Bard模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)可以來(lái)自多種渠道,包括但不限于:公共語(yǔ)料庫(kù):如Wikipedia、CommonCrawl、BookCorpus等。專有數(shù)據(jù)集:Google可能使用其專有的大規(guī)模文本數(shù)據(jù)集來(lái)訓(xùn)練Bard模型,這些數(shù)據(jù)集可能包含更廣泛和更深入的文本內(nèi)容。多語(yǔ)言數(shù)據(jù):為了使模型能夠理解和生成多種語(yǔ)言,訓(xùn)練數(shù)據(jù)可能包含多種語(yǔ)言的文本。1.2.3數(shù)據(jù)集的使用在訓(xùn)練Bard模型時(shí),數(shù)據(jù)集的使用通常遵循以下原則:大規(guī)模:使用盡可能大的數(shù)據(jù)集,以確保模型能夠?qū)W習(xí)到豐富的語(yǔ)言模式。多樣性:數(shù)據(jù)集應(yīng)包含多種類型的文本,以提高模型的泛化能力。清洗:數(shù)據(jù)集需要經(jīng)過(guò)清洗,去除無(wú)關(guān)或低質(zhì)量的文本,以提高訓(xùn)練效率和模型質(zhì)量。通過(guò)以上對(duì)Bard模型架構(gòu)的解析和訓(xùn)練數(shù)據(jù)預(yù)處理的介紹,我們可以更深入地理解Bard模型是如何工作的,以及如何準(zhǔn)備數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練這樣的模型。這為后續(xù)的模型優(yōu)化和調(diào)參提供了基礎(chǔ)。2優(yōu)化Bard模型性能2.1超參數(shù)調(diào)優(yōu)基礎(chǔ)超參數(shù)調(diào)優(yōu)是機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)模型優(yōu)化的關(guān)鍵步驟。在自然語(yǔ)言生成(NLP)任務(wù)中,如使用Bard模型,正確的超參數(shù)設(shè)置可以顯著提升模型的性能和生成文本的質(zhì)量。超參數(shù)是模型訓(xùn)練前設(shè)定的參數(shù),它們不能通過(guò)訓(xùn)練過(guò)程自動(dòng)學(xué)習(xí),需要人為設(shè)定。常見(jiàn)的超參數(shù)包括學(xué)習(xí)率、批次大小、隱藏層單元數(shù)、優(yōu)化器類型等。2.1.1學(xué)習(xí)率學(xué)習(xí)率(LearningRate)是模型訓(xùn)練過(guò)程中一個(gè)極其重要的超參數(shù),它決定了模型權(quán)重更新的步長(zhǎng)。學(xué)習(xí)率過(guò)高可能導(dǎo)致訓(xùn)練過(guò)程不穩(wěn)定,權(quán)重更新過(guò)大,模型可能在最優(yōu)解附近震蕩而無(wú)法收斂;學(xué)習(xí)率過(guò)低則可能導(dǎo)致訓(xùn)練過(guò)程過(guò)于緩慢,甚至在訓(xùn)練集上都無(wú)法達(dá)到較好的性能。示例:調(diào)整學(xué)習(xí)率在使用Bard模型時(shí),可以通過(guò)調(diào)整學(xué)習(xí)率來(lái)優(yōu)化模型性能。以下是一個(gè)使用PyTorch框架調(diào)整學(xué)習(xí)率的例子:importtorch
importtorch.optimasoptim
#假設(shè)我們有一個(gè)Bard模型實(shí)例
model=BardModel()
#初始化優(yōu)化器,這里使用Adam優(yōu)化器
optimizer=optim.Adam(model.parameters(),lr=0.001)
#訓(xùn)練循環(huán)
forepochinrange(num_epochs):
forbatchindata_loader:
#前向傳播
outputs=model(batch)
#計(jì)算損失
loss=calculate_loss(outputs,batch)
#反向傳播和優(yōu)化
optimizer.zero_grad()
loss.backward()
optimizer.step()
#每個(gè)epoch后調(diào)整學(xué)習(xí)率
adjust_learning_rate(optimizer,epoch)在這個(gè)例子中,adjust_learning_rate函數(shù)可以用來(lái)根據(jù)訓(xùn)練的epoch數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)率。例如,可以使用學(xué)習(xí)率衰減策略:defadjust_learning_rate(optimizer,epoch):
"""動(dòng)態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)率"""
ifepoch<10:
lr=0.001
elifepoch<20:
lr=0.0001
else:
lr=0.00001
forparam_groupinoptimizer.param_groups:
param_group['lr']=lr2.1.2批次大小批次大?。˙atchSize)是另一個(gè)重要的超參數(shù),它決定了每次更新模型權(quán)重時(shí)使用的樣本數(shù)量。較大的批次大小可以加速訓(xùn)練過(guò)程,但可能需要更多的內(nèi)存;較小的批次大小則可以提高模型的泛化能力,但訓(xùn)練速度會(huì)較慢。2.1.3隱藏層單元數(shù)隱藏層單元數(shù)(NumberofHiddenUnits)影響模型的復(fù)雜度和表達(dá)能力。過(guò)多的隱藏單元可能導(dǎo)致過(guò)擬合,而過(guò)少則可能使模型無(wú)法學(xué)習(xí)到數(shù)據(jù)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。2.1.4優(yōu)化器類型不同的優(yōu)化器(Optimizer)如SGD、Adam、RMSprop等,對(duì)模型的訓(xùn)練效果和速度有不同的影響。選擇合適的優(yōu)化器可以加速模型收斂,提高訓(xùn)練效率。2.2學(xué)習(xí)率調(diào)整策略學(xué)習(xí)率調(diào)整策略是超參數(shù)調(diào)優(yōu)中的一個(gè)高級(jí)技巧,它可以幫助模型在訓(xùn)練過(guò)程中更有效地學(xué)習(xí)。常見(jiàn)的學(xué)習(xí)率調(diào)整策略包括:學(xué)習(xí)率衰減:隨著訓(xùn)練的進(jìn)行,逐漸減小學(xué)習(xí)率,幫助模型更精細(xì)地調(diào)整權(quán)重,達(dá)到更好的收斂效果。學(xué)習(xí)率預(yù)熱:在訓(xùn)練初期使用較小的學(xué)習(xí)率,然后逐漸增加到預(yù)定值,這有助于模型在訓(xùn)練初期避免權(quán)重更新過(guò)大。周期性學(xué)習(xí)率:在訓(xùn)練過(guò)程中周期性地調(diào)整學(xué)習(xí)率,這可以避免模型陷入局部最優(yōu)解,提高模型的泛化能力。2.2.1示例:使用學(xué)習(xí)率預(yù)熱和衰減下面是一個(gè)使用PyTorch的LambdaLR學(xué)習(xí)率調(diào)度器實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)率預(yù)熱和衰減的例子:importtorch
importtorch.optimasoptim
fromtorch.optim.lr_schedulerimportLambdaLR
#假設(shè)我們有一個(gè)Bard模型實(shí)例
model=BardModel()
#初始化優(yōu)化器,這里使用Adam優(yōu)化器
optimizer=optim.Adam(model.parameters(),lr=0.001)
#定義學(xué)習(xí)率預(yù)熱和衰減的函數(shù)
deflr_lambda(epoch):
ifepoch<5:#前5個(gè)epoch預(yù)熱
return(epoch+1)/5
else:#之后衰減
return0.95**(epoch-5)
#創(chuàng)建學(xué)習(xí)率調(diào)度器
scheduler=LambdaLR(optimizer,lr_lambda)
#訓(xùn)練循環(huán)
forepochinrange(num_epochs):
forbatchindata_loader:
#前向傳播
outputs=model(batch)
#計(jì)算損失
loss=calculate_loss(outputs,batch)
#反向傳播和優(yōu)化
optimizer.zero_grad()
loss.backward()
optimizer.step()
#更新學(xué)習(xí)率
scheduler.step()在這個(gè)例子中,lr_lambda函數(shù)定義了學(xué)習(xí)率的預(yù)熱和衰減策略。在前5個(gè)epoch中,學(xué)習(xí)率逐漸增加,之后每個(gè)epoch學(xué)習(xí)率衰減5%。通過(guò)以上示例和講解,我們可以看到超參數(shù)調(diào)優(yōu)和學(xué)習(xí)率調(diào)整策略在優(yōu)化Bard模型性能中的重要性。合理設(shè)置和調(diào)整這些超參數(shù),可以顯著提升模型的訓(xùn)練效果和生成文本的質(zhì)量。3提升生成質(zhì)量3.1文本生成的控制參數(shù)在自然語(yǔ)言生成領(lǐng)域,尤其是使用像Bard這樣的模型時(shí),控制參數(shù)的調(diào)整是優(yōu)化生成文本質(zhì)量的關(guān)鍵。這些參數(shù)影響模型的生成行為,包括文本的多樣性、連貫性以及與輸入提示的關(guān)聯(lián)度。以下是一些常見(jiàn)的控制參數(shù):溫度(Temperature):溫度參數(shù)控制生成文本的隨機(jī)性。較高的溫度值(如1.5)會(huì)導(dǎo)致生成的文本更加隨機(jī)和多樣化,但可能犧牲連貫性和準(zhǔn)確性。較低的溫度值(如0.5)則傾向于生成更連貫、更保守的文本,但可能減少多樣性。采樣策略(SamplingStrategy):包括隨機(jī)采樣(RandomSampling)和貪婪采樣(GreedySampling)。隨機(jī)采樣基于概率分布選擇下一個(gè)詞,而貪婪采樣總是選擇概率最高的詞。隨機(jī)采樣可以增加多樣性,但可能引入語(yǔ)法錯(cuò)誤;貪婪采樣則可能產(chǎn)生過(guò)于模式化的文本。重復(fù)懲罰(RepetitionPenalty):用于減少生成文本中的重復(fù)。較高的懲罰值會(huì)降低模型重復(fù)使用相同詞匯的概率,有助于提高文本的連貫性和可讀性。最大長(zhǎng)度(MaxLength):控制生成文本的最大長(zhǎng)度。過(guò)長(zhǎng)的文本可能增加計(jì)算成本,而過(guò)短的文本可能無(wú)法充分表達(dá)意圖。3.1.1示例代碼假設(shè)我們使用Bard模型進(jìn)行文本生成,以下是一個(gè)調(diào)整溫度參數(shù)的Python代碼示例:fromtransformersimportpipeline
#初始化文本生成pipeline
generator=pipeline('text-generation',model='bard')
#設(shè)置不同的溫度值
temperature_high=1.5
temperature_low=0.5
#高溫度值生成文本
text_high_temp=generator("今天天氣很好,",max_length=100,temperature=temperature_high)
print("高溫度值生成的文本:",text_high_temp[0]['generated_text'])
#低溫度值生成文本
text_low_temp=generator("今天天氣很好,",max_length=100,temperature=temperature_low)
print("低溫度值生成的文本:",text_low_temp[0]['generated_text'])3.1.2解釋在上述代碼中,我們使用了transformers庫(kù)中的pipeline函數(shù)來(lái)加載Bard模型。通過(guò)調(diào)整temperature參數(shù),我們可以觀察到生成文本的變化。高溫度值傾向于生成更具有創(chuàng)造性和多樣性的文本,而低溫度值則生成更連貫、更保守的文本。3.2多樣性與連貫性的平衡優(yōu)化自然語(yǔ)言生成模型時(shí),平衡多樣性與連貫性是一個(gè)核心挑戰(zhàn)。多樣性確保生成的文本具有創(chuàng)意和新穎性,而連貫性則保證文本在語(yǔ)法和邏輯上是合理的。以下策略有助于在多樣性與連貫性之間找到最佳平衡點(diǎn):使用Top-k和Top-p采樣:Top-k采樣從概率最高的k個(gè)詞中選擇,而Top-p采樣(也稱為Nucleus采樣)選擇累積概率達(dá)到p的詞匯。這兩種方法可以增加多樣性,同時(shí)保持一定的連貫性。引入條件生成:通過(guò)提供更具體的輸入條件,如主題、風(fēng)格或情感,可以指導(dǎo)模型生成更連貫的文本,同時(shí)保持多樣性。后處理技術(shù):如使用序列解碼器(SequenceDecoders)來(lái)修正生成文本中的語(yǔ)法錯(cuò)誤,或使用文本重寫(TextRewriting)技術(shù)來(lái)增加文本的多樣性。3.2.1示例代碼下面是一個(gè)使用Top-k采樣策略的Python代碼示例:fromtransformersimportpipeline
#初始化文本生成pipeline
generator=pipeline('text-generation',model='bard')
#設(shè)置Top-k采樣參數(shù)
top_k=50
#使用Top-k采樣生成文本
text_top_k=generator("我正在寫一篇關(guān)于人工智能的文章,",max_length=100,top_k=top_k)
print("使用Top-k采樣生成的文本:",text_top_k[0]['generated_text'])3.2.2解釋在這個(gè)例子中,我們通過(guò)設(shè)置top_k參數(shù)來(lái)限制模型在生成下一個(gè)詞時(shí)的選擇范圍。這有助于在保持文本連貫性的同時(shí),增加生成文本的多樣性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)不同的top_k值,可以找到最適合特定任務(wù)的平衡點(diǎn)。通過(guò)調(diào)整這些控制參數(shù),可以顯著提升Bard模型生成文本的質(zhì)量,使其更符合特定的應(yīng)用場(chǎng)景和需求。在實(shí)踐中,可能需要多次嘗試和調(diào)整,以找到最佳的參數(shù)組合。4部署與應(yīng)用Bard4.1模型的微調(diào)與適配在部署B(yǎng)ard模型到實(shí)際應(yīng)用中時(shí),微調(diào)與適配是關(guān)鍵步驟。微調(diào)是指在預(yù)訓(xùn)練模型的基礎(chǔ)上,使用特定領(lǐng)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步訓(xùn)練,以使模型更好地理解該領(lǐng)域的語(yǔ)言特點(diǎn)和知識(shí)。適配則涉及調(diào)整模型的參數(shù),以優(yōu)化其在特定硬件或環(huán)境下的性能。4.1.1微調(diào)流程數(shù)據(jù)準(zhǔn)備:收集并預(yù)處理特定領(lǐng)域的文本數(shù)據(jù),確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。模型加載:加載預(yù)訓(xùn)練的Bard模型。微調(diào)訓(xùn)練:使用領(lǐng)域數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練,更新模型參數(shù)。評(píng)估與調(diào)整:評(píng)估微調(diào)后的模型性能,根據(jù)需要調(diào)整訓(xùn)練參數(shù)。4.1.2示例代碼#導(dǎo)入必要的庫(kù)
importtorch
fromtransformersimportBardModel,BardTokenizer
#準(zhǔn)備數(shù)據(jù)
tokenizer=BardTokenizer.from_pretrained('google/bard')
model=BardModel.from_pretrained('google/bard')
#微調(diào)數(shù)據(jù)集
texts=[
"在自然語(yǔ)言處理中,Bard模型可以...",
"Bard模型的優(yōu)化技巧包括..."
]
labels=[1,0]#假設(shè)這是一個(gè)二分類任務(wù)
#數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
inputs=tokenizer(texts,return_tensors='pt',padding=True,truncation=True)
input_ids=inputs['input_ids']
attention_mask=inputs['attention_mask']
#微調(diào)訓(xùn)練
optimizer=torch.optim.Adam(model.parameters(),lr=1e-5)
forepochinrange(10):#迭代次數(shù)
optimizer.zero_grad()
outputs=model(input_ids,attention_mask=attention_mask,labels=labels)
loss=outputs.loss
loss.backward()
optimizer.step()4.1.3適配技巧硬件優(yōu)化:利用GPU加速計(jì)算,調(diào)整批處理大小以適應(yīng)硬件限制。參數(shù)調(diào)整:減少模型的復(fù)雜度,如使用較小的模型版本或減少隱藏層的大小。4.2實(shí)際場(chǎng)景中的性能優(yōu)化在實(shí)際應(yīng)用中,Bard模型的性能優(yōu)化不僅涉及模型本身的調(diào)整,還包括對(duì)輸入數(shù)據(jù)的處理、推理速度的提升以及資源的有效利用。4.2.1數(shù)據(jù)處理優(yōu)化批處理:將多個(gè)輸入合并為一個(gè)批次,以減少模型的調(diào)用次數(shù)。預(yù)處理:對(duì)輸入文本進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,如去除停用詞、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等,以減少模型的計(jì)算負(fù)擔(dān)。4.2.2推理速度提升模型量化:將模型參數(shù)從浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為整數(shù),以減少計(jì)算資源的消耗。動(dòng)態(tài)形狀處理:在處理不同長(zhǎng)度的文本時(shí),動(dòng)態(tài)調(diào)整輸入形狀,避免不必要的填充。4.2.3資源利用多線程或分布式推理:在多核處理器或分布式系統(tǒng)中并行處理多個(gè)請(qǐng)求,提高效率。模型緩存:對(duì)于重復(fù)的輸入,緩存模型的輸出,避免重復(fù)計(jì)算。4.2.4示例代碼#使用批處理進(jìn)行推理
batch_size=16
texts=["這是一段文本。"]*batch_size
inputs=tokenizer(texts,return_tensors='pt',padding=True,truncation=True)
withtorch.no_grad():
outputs=model(**inputs)4.2.5總結(jié)通過(guò)微調(diào)與適配,以及在實(shí)際場(chǎng)景中對(duì)數(shù)據(jù)處理、推理速度和資源利用的優(yōu)化,可以顯著提升Bard模型的性能和效率,使其更好地服務(wù)于特定的應(yīng)用需求。5評(píng)估與監(jiān)控Bard5.1生成文本的評(píng)估方法在自然語(yǔ)言生成領(lǐng)域,評(píng)估模型生成的文本質(zhì)量是優(yōu)化和調(diào)參的關(guān)鍵步驟。Bard模型的評(píng)估通常涉及以下幾個(gè)方面:5.1.1自動(dòng)評(píng)估指標(biāo)BLEUScoreBLEU(BilingualEvaluationUnderstudy)是一種常用的自動(dòng)評(píng)估指標(biāo),用于衡量生成文本與參考文本之間的相似度。BLEU分?jǐn)?shù)基于n-gram重疊,n越大,越能捕捉到長(zhǎng)序列的匹配。fromnltk.translate.bleu_scoreimportsentence_bleu
#參考文本
reference=[['這','是','一個(gè)','參考','句子']]
#生成文本
candidate=['這','是','一個(gè)','生成','的','句子']
#計(jì)算BLEU分?jǐn)?shù)
bleu_score=sentence_bleu(reference,candidate)
print(f"BLEUScore:{bleu_score}")ROUGEScoreROUGE(Recall-OrientedUnderstudyforGist
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