NLP - 基于 BERT 的中文命名实体识别（NER)

序列标注任务是中文自然语言处理（NLP）领域在句子层面中的主要任务，在给定的文本序列上预测序列中需要作出标注的标签。常见的子任务有命名实体识别（NER）、Chunk 提取以及词性标注（POS）等。

BERT 模型刷新了自然语言处理的 11 项记录，成为 NLP 行业的新标杆。既然 Google 开源这么好的模型架构和预训练的中文模型，那我们就使用它构建一个序列标注模型。

PS: 最近我开源了一个极简文本分类和序列标注框架 Kashgari,今天的教程将使用这个框架构建模型。如果想了解文本分类，可以看下面的文章。

• NLP - 15 分钟搭建中文文本分类模型

• 2020.5.2 更新：适配 Kashgari 1.x 版本

• 2019.7.12 更新：适配 Kashgari-tf 版本

搭建环境和数据准备

准备工作，先准备 python 环境，下载 BERT 语言模型。

• Python 3.6 环境
• BERT-Base, Chinese 中文模型

虚拟环境中安装所有需要的依赖

1 2	pip install "kashgari>=1.1,<2.0" pip install "tensorflow>=1.14,<2.0"

读取数据

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

from kashgari.corpus import ChineseDailyNerCorpus train_x, train_y = ChineseDailyNerCorpus.load_data('train') valid_x, valid_y = ChineseDailyNerCorpus.load_data('validate') test_x, test_y = ChineseDailyNerCorpus.load_data('test') print(f"train data count: {len(train_x)}") print(f"validate data count: {len(valid_x)}") print(f"test data count: {len(test_x)}") train data count: 20864 validate data count: 2318 test data count: 4636

创建 BERT embedding

1 2 3 4 5 6

import kashgari from kashgari.embeddings import BERTEmbedding bert_embed = BERTEmbedding('', task=kashgari.LABELING, sequence_length=100)

创建模型并训练

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from kashgari.tasks.labeling import BiLSTM_CRF_Model # 还可以选择 `CNN_LSTM_Model`, `BiLSTM_Model`, `BiGRU_Model` 或 `BiGRU_CRF_Model` model = BiLSTM_CRF_Model(bert_embed) model.fit(train_x, train_y, x_validate=valid_x, y_validate=valid_y, epochs=20, batch_size=512)

模型评估结果

模型训练

测试环境: V100, 2CPU 40G 感谢 OpenBayes BayesGear 算力容器 提供算力支持。
基础参数:

• batch_size: 2317
• sequence_length: 100
• epochs: 200

F1 score

	CNN-LSTM	B-LSTM	B-LSTM-CRF
bare embedding	0.5275	0.6569	0.6805
Word2vec	0.5042	0.6686	0.7341
BERT	0.8212	0.9043	0.9220

每 epoch 耗时

	CNN-LSTM	B-LSTM	B-LSTM-CRF
bare embedding	4s	7s	19s
Word2vec	5s	7s	20s
BERT	40s	46s	60s

最好成绩是 BERT + B-LSTM-CRF 模型效果最好。详细得分如下：

1 2 3 4 5 6 7

precision recall f1-score support LOC 0.9208 0.9324 0.9266 3431 ORG 0.8728 0.8882 0.8804 2147 PER 0.9622 0.9633 0.9627 1797 avg / total 0.9169 0.9271 0.9220 7375

模型预测

预测环境: MacBook Pro 13, 2 GHz Intel Core i5, 8G RAM

模型初始化耗时

	CNN-LSTM	B-LSTM	B-LSTM-CRF
bare embedding	13.535s	9.498s	8.739s
Word2vec	20.042s	14.942s	12.553s
BERT	37.952s	21.986s	24.435s

50个句子一次性预测

	CNN-LSTM	B-LSTM	B-LSTM-CRF
bare embedding	1.502s	1.395s	0.869s
Word2vec	1.034s	1.901s	0.876s
BERT	36.463s	31.252s	26.601s

50个句子循环预测时每个句子预测时间

	CNN-LSTM	B-LSTM	B-LSTM-CRF
bare embedding	0.014s	0.019s	0.035s
Word2vec	0.015s	0.019s	0.052s
BERT	0.606s	0.641s	0.573s

可以看得出同样的模型结构，BERT 能大幅度提高，但是也会导致训练时间，模型大小和预测时间大幅度上升。如果想在线实时预测可能性能无法达标，得考虑通过缓存之类的方案解决。

# NLP # Sequence Tagging # NER # Kashgari

 NLP - 15 分钟搭建中文文本分类模型

NLP - BERT/ERNIE 文本分类和部署