Parallel Transformer代码

时间: 2023-07-02 07:18:54 浏览: 117
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Transformer代码

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以下是使用PyTorch实现的Parallel Transformer代码,其中包括了模型定义、数据预处理、训练和测试等部分: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F from torch.utils.data import DataLoader, Dataset from torch.nn.parallel import DistributedDataParallel as DDP from torch.utils.data.distributed import DistributedSampler from torch.nn.utils.rnn import pad_sequence from torch.optim import Adam import argparse import os import time import math from tqdm import tqdm class ParallelTransformerModel(nn.Module): def __init__(self, vocab_size, embed_dim, num_heads, num_layers, hidden_dim, dropout): super().__init__() self.embedding = nn.Embedding(vocab_size, embed_dim) self.pos_encoding = PositionalEncoding(embed_dim, dropout) self.transformer_layers = nn.ModuleList([ TransformerEncoderLayer(embed_dim, num_heads, hidden_dim, dropout) for _ in range(num_layers) ]) self.fc = nn.Linear(embed_dim, vocab_size) def forward(self, x): x = self.embedding(x) x = self.pos_encoding(x) for layer in self.transformer_layers: x = layer(x) x = self.fc(x) return x class PositionalEncoding(nn.Module): def __init__(self, embed_dim, dropout=0.1, max_len=5000): super().__init__() self.dropout = nn.Dropout(p=dropout) 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) pe = pe.unsqueeze(0).transpose(0, 1) self.register_buffer('pe', pe) def forward(self, x): x = x + self.pe[:x.size(0), :] return self.dropout(x) class TransformerEncoderLayer(nn.Module): def __init__(self, embed_dim, num_heads, hidden_dim, dropout): super().__init__() self.self_attn = nn.MultiheadAttention(embed_dim, num_heads, dropout=dropout) self.fc1 = nn.Linear(embed_dim, hidden_dim) self.fc2 = nn.Linear(hidden_dim, embed_dim) self.norm1 = nn.LayerNorm(embed_dim) self.norm2 = nn.LayerNorm(embed_dim) self.dropout1 = nn.Dropout(dropout) self.dropout2 = nn.Dropout(dropout) def forward(self, x): x_norm = self.norm1(x) attn_out, _ = self.self_attn(x_norm, x_norm, x_norm) x = x + self.dropout1(attn_out) x_norm = self.norm2(x) fc_out = self.fc2(F.relu(self.fc1(x_norm))) x = x + self.dropout2(fc_out) return x class TextDataset(Dataset): def __init__(self, data_file, vocab_file): self.data = [] self.vocab = {} self.max_len = 0 with open(vocab_file, 'r', encoding='utf-8') as f: for idx, line in enumerate(f): self.vocab[line.strip()] = idx with open(data_file, 'r', encoding='utf-8') as f: for line in f: tokens = line.strip().split() if self.max_len < len(tokens): self.max_len = len(tokens) self.data.append([self.vocab[token] for token in tokens]) def __len__(self): return len(self.data) def __getitem__(self, idx): return self.data[idx] def collate_fn(self, batch): batch = pad_sequence([torch.tensor(data) for data in batch], batch_first=True) return batch def train(args, model, dataloader, criterion, optimizer, epoch): model.train() epoch_loss = 0 for batch in tqdm(dataloader, desc=f'Train epoch {epoch}'): optimizer.zero_grad() inputs, targets = batch[:, :-1], batch[:, 1:] inputs, targets = inputs.to(args.device), targets.to(args.device) outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs.view(-1, outputs.shape[-1]), targets.view(-1)) loss.backward() optimizer.step() epoch_loss += loss.item() return epoch_loss / len(dataloader) def evaluate(args, model, dataloader, criterion, epoch): model.eval() epoch_loss = 0 with torch.no_grad(): for batch in tqdm(dataloader, desc=f'Eval epoch {epoch}'): inputs, targets = batch[:, :-1], batch[:, 1:] inputs, targets = inputs.to(args.device), targets.to(args.device) outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs.view(-1, outputs.shape[-1]), targets.view(-1)) epoch_loss += loss.item() return epoch_loss / len(dataloader) def main(args): torch.manual_seed(args.seed) # Initialize distributed training torch.cuda.set_device(args.local_rank) torch.distributed.init_process_group(backend='nccl', init_method='env://') # Load and preprocess data train_dataset = TextDataset(args.train_file, args.vocab_file) eval_dataset = TextDataset(args.eval_file, args.vocab_file) train_sampler = DistributedSampler(train_dataset) eval_sampler = DistributedSampler(eval_dataset) train_dataloader = DataLoader(train_dataset, batch_size=args.batch_size, collate_fn=train_dataset.collate_fn, num_workers=args.num_workers, sampler=train_sampler) eval_dataloader = DataLoader(eval_dataset, batch_size=args.batch_size, collate_fn=eval_dataset.collate_fn, num_workers=args.num_workers, sampler=eval_sampler) # Initialize model and optimizer model = ParallelTransformerModel(len(train_dataset.vocab), args.embed_dim, args.num_heads, args.num_layers, args.hidden_dim, args.dropout) model = DDP(model, device_ids=[args.local_rank], output_device=args.local_rank) criterion = nn.CrossEntropyLoss(ignore_index=0) optimizer = Adam(model.parameters(), lr=args.learning_rate) # Train and evaluate for epoch in range(1, args.num_epochs + 1): train_loss = train(args, model, train_dataloader, criterion, optimizer, epoch) eval_loss = evaluate(args, model, eval_dataloader, criterion, epoch) # Average loss across all processes train_loss = torch.tensor(train_loss).to(args.device) eval_loss = torch.tensor(eval_loss).to(args.device) torch.distributed.reduce(train_loss, dst=0) torch.distributed.reduce(eval_loss, dst=0) if args.local_rank == 0: train_loss /= torch.distributed.get_world_size() eval_loss /= torch.distributed.get_world_size() print(f'Train epoch {epoch}, loss: {train_loss.item():.4f}') print(f'Eval epoch {epoch}, loss: {eval_loss.item():.4f}') if __name__ == '__main__': parser = argparse.ArgumentParser() parser.add_argument('--train_file', type=str, default='train.txt') parser.add_argument('--eval_file', type=str, default='eval.txt') parser.add_argument('--vocab_file', type=str, default='vocab.txt') parser.add_argument('--batch_size', type=int, default=128) parser.add_argument('--num_epochs', type=int, default=10) parser.add_argument('--embed_dim', type=int, default=256) parser.add_argument('--num_heads', type=int, default=8) parser.add_argument('--num_layers', type=int, default=6) parser.add_argument('--hidden_dim', type=int, default=1024) parser.add_argument('--dropout', type=float, default=0.1) parser.add_argument('--learning_rate', type=float, default=0.001) parser.add_argument('--num_workers', type=int, default=4) parser.add_argument('--seed', type=int, default=42) parser.add_argument('--local_rank', type=int, default=0) args = parser.parse_args() args.device = torch.device('cuda', args.local_rank) main(args) ``` 注:以上代码只是一个示例,具体实现可能因环境、数据等因素而异。
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