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使用spaCy构建可定制NLP管道

news 2026/3/26 19:54:20

使用spaCy构建可定制NLP管道

NLP简介

自然语言处理（NLP）：从非结构化语言中提取结构化知识

spaCy工具概述

研究概述、教程、数据集、库
Node.js、Python、C++、Java、Kotlin、Scala、R、Clojure、Ruby、Rust
专注于spaCy库的功能性
Python + Cython（速度快！）
专注于生产环境使用
可配置、可定制、可扩展、可重新训练
由开源DL库thinc提供支持
开源（MIT许可证）：https://github.com/explosion/spaCy/
与其他NLP库的比较：https://spacy.io/usage/facts-figures

spaCy管道

文档 → 文本 → nlp处理 → 分词器 → 标注器 → 解析器 → 命名实体识别...

预训练模型

pip install spacy
python -m spacy download en_core_web_lgimport spacy
nlp = spacy.load('en_core_web_lg')
doc = nlp(text)from spacy import displacy
displacy.serve(doc, style='ent')print([(token.text, token.pos_) for token in doc])

为10种语言提供预训练模型

定制分词器

from spacy.symbols import ORTH
nlp.tokenizer.add_special_case("Silo.AI", [{ORTH: "Silo.AI"}])

为50种语言提供内置的特定语言规则
欢迎提交改进您最喜欢语言的拉取请求！
使用您自己的规则扩展默认规则
定义特定的分词异常
实现全新的分词器

（重新）训练模型

TRAIN_DATA = [("Filip Ginter works for Silo.AI.", {"entities": [(0, 12, "PERSON"), (24, 30, "ORG")]}),(…)
]for itn in range(n_iter):random.shuffle(TRAIN_DATA)batches = minibatch(TRAIN_DATA)losses = {}for batch in batches:texts, annotations = zip(*batch)nlp.update(texts, annotations, sgd=optimizer, drop=0, losses=losses)print(f"Loss at {itn} is {losses['ner']}")optimizer = nlp.begin_training()
optimizer = nlp.resume_training()

重新训练/优化现有的ML模型：

添加新标签（如NER）
输入新数据
确保模型不会"忘记"之前学到的内容！
同时输入"旧"示例

CLI训练

python -m spacy convert ud-treebanks-v2.4\UD_Finnish-TDT\fi_tdt-ud-train.conllu fi_json
python -m spacy convert ud-treebanks-v2.4\UD_Finnish-TDT\fi_tdt-ud-dev.conllu fi_json
python -m spacy train fi output fi_json\fi_tdt-ud-train.json fi_json\fi_tdt-ud-dev.json

从头开始训练ML模型：

内置对UD注释的支持

注意：这不会自动给出最先进的结果...
没有调优、超参数选择或特定语言定制（尚未）！

spaCy v.3：更可配置的管道

（由Thinc v.8提供支持）

Thinc v.8

新的深度学习库
2020年1月发布
多年来一直为spaCy提供支持
为Python 3完全改造
类型注释
函数式编程概念：没有计算图，只有高阶函数
PyTorch、MXNet和TensorFlow的包装器
广泛的文档：https://thinc.ai

def relu(inputs: Floats2d) -> Tuple[Floats2d, Callable[[Floats2d], Floats2d]]:mask = inputs >= 0def backprop_relu(d_outputs: Floats2d) -> Floats2d:return d_outputs * maskreturn inputs * mask, backprop_relu

层执行前向函数
返回前向结果 + 反向传播的调用
反向传播计算输入的梯度，给定输出的梯度

类型检查

通过用适当的类型注释变量，可以防止错误！
促进自动完成
使用mypy

配置

THINC.AI

配置文件
内置注册函数
定义您自己的函数
所有超参数明确定义
所有对象在解析配置时构建

从配置训练

python -m spacy train-from-config fi train.json dev.json config.cfg

即将推出

完全控制所有设置和参数
配置可以轻松保存和共享
快速运行实验，例如交换不同的tok2vec组件
完全支持预训练的BERT、XLNet和GPT-2（参见spacy-transformers包）
也称为"启动器模型"
关注spaCy v.3！

新管道组件

共指消解

→ 链接引用同一事物/人的实体
→ 例如，"他"指的是"Nader"
Hugging Face的neuralcoref包与spaCy配合使用

实体链接（EL）

文本中所有这些Byron都是谁？

EL示例

Johny Carson：美国脱口秀主持人，还是美式足球运动员？
Russ Cochran：美国高尔夫球手，还是出版商？
Rose：英国足球运动员，还是电视剧《神秘博士》中的角色？

EL框架

步骤0：假设NER已经在原始文本上发生，因此我们有实体+标签
步骤1：候选生成：为提及创建可能的WikiData ID列表
步骤2：实体链接：将这些候选消歧为最可能的ID

文本 → NER → NER提及 → 每个提及的候选列表 → 候选生成 → EL → 每个提及的一个实体ID

Ms Byron would become known as the first programmer.
Byron: PERSON
Q7259 Q5679: Lord George Gordon Byron
Q272161: Anne Isabella Byron
Q7259: Ada Lovelace