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Visão geral
Neste notebook, você vai aprender a usar os embeddings produzidos pela API Gemini para treinar um modelo que classifica diferentes tipos de postagens de grupos de notícias com base no tema.
Neste tutorial, você vai treinar um classificador para prever a qual classe uma postagem do grupo de notícias pertence.
Pré-requisitos
É possível executar este guia de início rápido no Google Colab.
Para concluir este guia de início rápido no seu ambiente de desenvolvimento, verifique se ele atende aos seguintes requisitos:
- Python 3.9 ou superior
- Uma instalação de
jupyterpara executar o notebook.
Configuração
Primeiro, baixe e instale a biblioteca Python da API Gemini.
pip install -U -q google.generativeai
import re
import tqdm
import keras
import numpy as np
import pandas as pd
import google.generativeai as genai
# Used to securely store your API key
from google.colab import userdata
import seaborn as sns
import matplotlib.pyplot as plt
from keras import layers
from matplotlib.ticker import MaxNLocator
from sklearn.datasets import fetch_20newsgroups
import sklearn.metrics as skmetrics
Obter uma chave de API
Antes de usar a API Gemini, você precisa de uma chave de API. Se você ainda não tiver uma, crie uma chave com um clique no Google AI Studio.
No Colab, adicione a chave ao gerenciador de secrets no "HELP" no painel esquerdo. Nomeie como API_KEY.
Quando você tiver a chave de API, transmita-a ao SDK. Faça isso de duas maneiras:
- Coloque a chave na variável de ambiente
GOOGLE_API_KEY. O SDK vai selecioná-la automaticamente de lá. - Transmita a chave para
genai.configure(api_key=...)
genai.configure(api_key=GOOGLE_API_KEY)
for m in genai.list_models():
if 'embedContent' in m.supported_generation_methods:
print(m.name)
models/embedding-001 models/embedding-001
Conjunto de dados
O conjunto de dados de texto dos 20 grupos de notícias contém 18.000 postagens em grupos de notícias sobre 20 tópicos divididos em conjuntos de treinamento e teste. A divisão entre os conjuntos de dados de treinamento e teste é baseada em mensagens postadas antes e depois de uma data específica. Para este tutorial, você usará os subconjuntos dos conjuntos de dados de treinamento e teste. Você vai pré-processar e organizar os dados em DataFrames do Pandas.
newsgroups_train = fetch_20newsgroups(subset='train')
newsgroups_test = fetch_20newsgroups(subset='test')
# View list of class names for dataset
newsgroups_train.target_names
['alt.atheism', 'comp.graphics', 'comp.os.ms-windows.misc', 'comp.sys.ibm.pc.hardware', 'comp.sys.mac.hardware', 'comp.windows.x', 'misc.forsale', 'rec.autos', 'rec.motorcycles', 'rec.sport.baseball', 'rec.sport.hockey', 'sci.crypt', 'sci.electronics', 'sci.med', 'sci.space', 'soc.religion.christian', 'talk.politics.guns', 'talk.politics.mideast', 'talk.politics.misc', 'talk.religion.misc']
Aqui está um exemplo de como é um ponto de dados do conjunto de treinamento.
idx = newsgroups_train.data[0].index('Lines')
print(newsgroups_train.data[0][idx:])
Lines: 15 I was wondering if anyone out there could enlighten me on this car I saw the other day. It was a 2-door sports car, looked to be from the late 60s/ early 70s. It was called a Bricklin. The doors were really small. In addition, the front bumper was separate from the rest of the body. This is all I know. If anyone can tellme a model name, engine specs, years of production, where this car is made, history, or whatever info you have on this funky looking car, please e-mail. Thanks, - IL ---- brought to you by your neighborhood Lerxst ----
Agora você começará a pré-processar os dados para este tutorial. Remova todas as informações sensíveis, como nomes, e-mails ou partes redundantes do texto, como "From: " e "\nSubject: ". Organizar as informações em um DataFrame do Pandas para facilitar a leitura.
def preprocess_newsgroup_data(newsgroup_dataset):
# Apply functions to remove names, emails, and extraneous words from data points in newsgroups.data
newsgroup_dataset.data = [re.sub(r'[\w\.-]+@[\w\.-]+', '', d) for d in newsgroup_dataset.data] # Remove email
newsgroup_dataset.data = [re.sub(r"\([^()]*\)", "", d) for d in newsgroup_dataset.data] # Remove names
newsgroup_dataset.data = [d.replace("From: ", "") for d in newsgroup_dataset.data] # Remove "From: "
newsgroup_dataset.data = [d.replace("\nSubject: ", "") for d in newsgroup_dataset.data] # Remove "\nSubject: "
# Cut off each text entry after 5,000 characters
newsgroup_dataset.data = [d[0:5000] if len(d) > 5000 else d for d in newsgroup_dataset.data]
# Put data points into dataframe
df_processed = pd.DataFrame(newsgroup_dataset.data, columns=['Text'])
df_processed['Label'] = newsgroup_dataset.target
# Match label to target name index
df_processed['Class Name'] = ''
for idx, row in df_processed.iterrows():
df_processed.at[idx, 'Class Name'] = newsgroup_dataset.target_names[row['Label']]
return df_processed
# Apply preprocessing function to training and test datasets
df_train = preprocess_newsgroup_data(newsgroups_train)
df_test = preprocess_newsgroup_data(newsgroups_test)
df_train.head()
Em seguida, você fará uma amostra de alguns dos dados pegando 100 pontos de dados no conjunto de dados de treinamento e descartando algumas das categorias para executar neste tutorial. Escolha as categorias de ciências para comparar.
def sample_data(df, num_samples, classes_to_keep):
df = df.groupby('Label', as_index = False).apply(lambda x: x.sample(num_samples)).reset_index(drop=True)
df = df[df['Class Name'].str.contains(classes_to_keep)]
# Reset the encoding of the labels after sampling and dropping certain categories
df['Class Name'] = df['Class Name'].astype('category')
df['Encoded Label'] = df['Class Name'].cat.codes
return df
TRAIN_NUM_SAMPLES = 100
TEST_NUM_SAMPLES = 25
CLASSES_TO_KEEP = 'sci' # Class name should contain 'sci' in it to keep science categories
df_train = sample_data(df_train, TRAIN_NUM_SAMPLES, CLASSES_TO_KEEP)
df_test = sample_data(df_test, TEST_NUM_SAMPLES, CLASSES_TO_KEEP)
df_train.value_counts('Class Name')
Class Name sci.crypt 100 sci.electronics 100 sci.med 100 sci.space 100 dtype: int64
df_test.value_counts('Class Name')
Class Name sci.crypt 25 sci.electronics 25 sci.med 25 sci.space 25 dtype: int64
Criar os embeddings
Nesta seção, você vai aprender a gerar embeddings para um texto usando os embeddings da API Gemini. Para saber mais, acesse o guia de embeddings.
Mudanças de API no embedding-001 de embeddings
Para o novo modelo de embeddings, há um novo parâmetro de tipo de tarefa e o título opcional (válido somente com task_type=RETRIEVAL_DOCUMENT).
Esses novos parâmetros se aplicam apenas aos modelos de embedding mais recentes.Os tipos de tarefa são:
| Tipo de tarefa | Descrição |
|---|---|
| RETRIEVAL_QUERY | Especifica que o texto é uma consulta em uma configuração de pesquisa/recuperação. |
| RETRIEVAL_DOCUMENT | Especifica que o texto é um documento em uma configuração de pesquisa/recuperação. |
| SEMANTIC_SIMILARITY | Especifica o texto a ser usado para similaridade textual semântica (STS). |
| CLASSIFICAÇÃO | Especifica que os embeddings serão usados para classificação. |
| CLUSTERING | Especifica que os embeddings serão usados para clustering. |
from tqdm.auto import tqdm
tqdm.pandas()
from google.api_core import retry
def make_embed_text_fn(model):
@retry.Retry(timeout=300.0)
def embed_fn(text: str) -> list[float]:
# Set the task_type to CLASSIFICATION.
embedding = genai.embed_content(model=model,
content=text,
task_type="classification")
return embedding['embedding']
return embed_fn
def create_embeddings(model, df):
df['Embeddings'] = df['Text'].progress_apply(make_embed_text_fn(model))
return df
model = 'models/embedding-001'
df_train = create_embeddings(model, df_train)
df_test = create_embeddings(model, df_test)
0%| | 0/400 [00:00<?, ?it/s] 0%| | 0/100 [00:00<?, ?it/s]
df_train.head()
Criar um modelo de classificação simples
Aqui você vai definir um modelo simples com uma camada escondida e uma única saída de probabilidade de classe. A previsão corresponderá à probabilidade de um texto ser uma classe específica de notícias. Quando você cria o modelo, o Keras embaralha os pontos de dados automaticamente.
def build_classification_model(input_size: int, num_classes: int) -> keras.Model:
inputs = x = keras.Input(input_size)
x = layers.Dense(input_size, activation='relu')(x)
x = layers.Dense(num_classes, activation='sigmoid')(x)
return keras.Model(inputs=[inputs], outputs=x)
# Derive the embedding size from the first training element.
embedding_size = len(df_train['Embeddings'].iloc[0])
# Give your model a different name, as you have already used the variable name 'model'
classifier = build_classification_model(embedding_size, len(df_train['Class Name'].unique()))
classifier.summary()
classifier.compile(loss = keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy(from_logits=True),
optimizer = keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.001),
metrics=['accuracy'])
Model: "model"
_________________________________________________________________
Layer (type) Output Shape Param #
=================================================================
input_1 (InputLayer) [(None, 768)] 0
dense (Dense) (None, 768) 590592
dense_1 (Dense) (None, 4) 3076
=================================================================
Total params: 593668 (2.26 MB)
Trainable params: 593668 (2.26 MB)
Non-trainable params: 0 (0.00 Byte)
_________________________________________________________________
embedding_size
768
Treinar o modelo para classificar grupos de notícias
Por fim, é possível treinar um modelo simples. Use um pequeno número de períodos para evitar overfitting. O primeiro período leva muito mais tempo que o restante, porque os embeddings precisam ser calculados apenas uma vez.
NUM_EPOCHS = 20
BATCH_SIZE = 32
# Split the x and y components of the train and validation subsets.
y_train = df_train['Encoded Label']
x_train = np.stack(df_train['Embeddings'])
y_val = df_test['Encoded Label']
x_val = np.stack(df_test['Embeddings'])
# Train the model for the desired number of epochs.
callback = keras.callbacks.EarlyStopping(monitor='accuracy', patience=3)
history = classifier.fit(x=x_train,
y=y_train,
validation_data=(x_val, y_val),
callbacks=[callback],
batch_size=BATCH_SIZE,
epochs=NUM_EPOCHS,)
Epoch 1/20 /usr/local/lib/python3.10/dist-packages/keras/src/backend.py:5729: UserWarning: "`sparse_categorical_crossentropy` received `from_logits=True`, but the `output` argument was produced by a Softmax activation and thus does not represent logits. Was this intended? output, from_logits = _get_logits( 13/13 [==============================] - 1s 30ms/step - loss: 1.2141 - accuracy: 0.6675 - val_loss: 0.9801 - val_accuracy: 0.8800 Epoch 2/20 13/13 [==============================] - 0s 12ms/step - loss: 0.7580 - accuracy: 0.9400 - val_loss: 0.6061 - val_accuracy: 0.9300 Epoch 3/20 13/13 [==============================] - 0s 13ms/step - loss: 0.4249 - accuracy: 0.9525 - val_loss: 0.3902 - val_accuracy: 0.9200 Epoch 4/20 13/13 [==============================] - 0s 13ms/step - loss: 0.2561 - accuracy: 0.9625 - val_loss: 0.2597 - val_accuracy: 0.9400 Epoch 5/20 13/13 [==============================] - 0s 13ms/step - loss: 0.1693 - accuracy: 0.9700 - val_loss: 0.2145 - val_accuracy: 0.9300 Epoch 6/20 13/13 [==============================] - 0s 13ms/step - loss: 0.1240 - accuracy: 0.9850 - val_loss: 0.1801 - val_accuracy: 0.9600 Epoch 7/20 13/13 [==============================] - 0s 21ms/step - loss: 0.0931 - accuracy: 0.9875 - val_loss: 0.1623 - val_accuracy: 0.9400 Epoch 8/20 13/13 [==============================] - 0s 16ms/step - loss: 0.0736 - accuracy: 0.9925 - val_loss: 0.1418 - val_accuracy: 0.9600 Epoch 9/20 13/13 [==============================] - 0s 20ms/step - loss: 0.0613 - accuracy: 0.9925 - val_loss: 0.1315 - val_accuracy: 0.9700 Epoch 10/20 13/13 [==============================] - 0s 20ms/step - loss: 0.0479 - accuracy: 0.9975 - val_loss: 0.1235 - val_accuracy: 0.9600 Epoch 11/20 13/13 [==============================] - 0s 19ms/step - loss: 0.0399 - accuracy: 0.9975 - val_loss: 0.1219 - val_accuracy: 0.9700 Epoch 12/20 13/13 [==============================] - 0s 21ms/step - loss: 0.0326 - accuracy: 0.9975 - val_loss: 0.1158 - val_accuracy: 0.9700 Epoch 13/20 13/13 [==============================] - 0s 19ms/step - loss: 0.0263 - accuracy: 1.0000 - val_loss: 0.1127 - val_accuracy: 0.9700 Epoch 14/20 13/13 [==============================] - 0s 17ms/step - loss: 0.0229 - accuracy: 1.0000 - val_loss: 0.1123 - val_accuracy: 0.9700 Epoch 15/20 13/13 [==============================] - 0s 20ms/step - loss: 0.0195 - accuracy: 1.0000 - val_loss: 0.1063 - val_accuracy: 0.9700 Epoch 16/20 13/13 [==============================] - 0s 17ms/step - loss: 0.0172 - accuracy: 1.0000 - val_loss: 0.1070 - val_accuracy: 0.9700
Avaliar o desempenho do modelo
Usar a Keras
Model.evaluate
para conseguir a perda e a acurácia do conjunto de dados de teste.
classifier.evaluate(x=x_val, y=y_val, return_dict=True)
4/4 [==============================] - 0s 4ms/step - loss: 0.1070 - accuracy: 0.9700
{'loss': 0.10700511932373047, 'accuracy': 0.9700000286102295}
Uma maneira de avaliar o desempenho do seu modelo é visualizar o desempenho do classificador. Use plot_history para conferir as tendências de perda e precisão ao longo dos períodos.
def plot_history(history):
"""
Plotting training and validation learning curves.
Args:
history: model history with all the metric measures
"""
fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(1,2)
fig.set_size_inches(20, 8)
# Plot loss
ax1.set_title('Loss')
ax1.plot(history.history['loss'], label = 'train')
ax1.plot(history.history['val_loss'], label = 'test')
ax1.set_ylabel('Loss')
ax1.set_xlabel('Epoch')
ax1.legend(['Train', 'Validation'])
# Plot accuracy
ax2.set_title('Accuracy')
ax2.plot(history.history['accuracy'], label = 'train')
ax2.plot(history.history['val_accuracy'], label = 'test')
ax2.set_ylabel('Accuracy')
ax2.set_xlabel('Epoch')
ax2.legend(['Train', 'Validation'])
plt.show()
plot_history(history)
Outra maneira de visualizar o desempenho do modelo, além de apenas medir a perda e a acurácia é usar uma matriz de confusão. A matriz de confusão permite avaliar o desempenho do modelo de classificação além da acurácia. É possível ver como os pontos classificados incorretamente são classificados. Para criar a matriz de confusão para esse problema de classificação multiclasse, colete os valores reais do conjunto de teste e os valores previstos.
Comece gerando a classe prevista para cada exemplo no conjunto de validação usando Model.predict().
y_hat = classifier.predict(x=x_val)
y_hat = np.argmax(y_hat, axis=1)
4/4 [==============================] - 0s 4ms/step
labels_dict = dict(zip(df_test['Class Name'], df_test['Encoded Label']))
labels_dict
{'sci.crypt': 0, 'sci.electronics': 1, 'sci.med': 2, 'sci.space': 3}
cm = skmetrics.confusion_matrix(y_val, y_hat)
disp = skmetrics.ConfusionMatrixDisplay(confusion_matrix=cm,
display_labels=labels_dict.keys())
disp.plot(xticks_rotation='vertical')
plt.title('Confusion matrix for newsgroup test dataset');
plt.grid(False)
Próximas etapas
Para saber mais sobre como usar embeddings, consulte estes outros tutoriais: