ChatGPT是一个基于Transformer模型的自然语言处理工具,其原理是利用大量的文本数据进行训练,从中学习语言的规则和模式,然后使用这些知识来生成新的语言。

具体来说,ChatGPT的训练过程分为两个阶段:前馈网络阶段和后馈网络阶段。在前馈网络阶段,ChatGPT使用Transformer模型来生成输入文本序列,其中包括自回归模型和注意力机制。自回归模型是一个递归神经网络,可以根据前面的文本预测下一个单词。注意力机制可以帮助模型更好地理解当前输入和上下文的关系。

在后馈网络阶段,ChatGPT将生成的输入序列作为输入,并通过全连接层和softmax函数生成输出序列。输出序列包括预测下一个单词和整个回答。

ChatGPT的源代码使用了Python编写,使用了TensorFlow和PyTorch等深度学习框架进行模型的实现和训练。代码的核心部分是使用了PyTorch中的torch.nn模块来实现Transformer模型,以及使用TensorFlow中的tf.data模块来处理和生成数据集。

具体实现过程中,还需要对文本进行分词、编码、对齐等预处理操作,以及对生成的文本进行评估和调整。

下面是一个简单的ChatGPT模型实现代码:

import torch
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F

from torch.optim import Adam
import torch.utils.data as data

# 定义输入和输出
def input_ids(data, mask=None):
    return torch.tensor(data['input_ids'], dtype=torch.long)

def masks(data, mask=None):
    return torch.tensor(data['masks'], dtype=torch.long)

def attention_mask(data):
    return torch.tensor(data['attention_mask'], dtype=torch.long)

def decode(data):
    output = data['output'][:, :-1, :]
    attention_mask = data['attention_mask']
    max_length = data['max_length']
    decoded = ''
    word_count = 0
    context = data['context']
    hidden = data['hidden']
    target = data['target']
    # 填充目标单词
    target_words = torch.tensor(target, dtype=torch.long)
    if target_words.shape[0] < max_length:
        target_words = torch.cat((target_words[:max_length - word_count],
                                  target_words[word_count:]))
        max_length = max_length - word_count + max_length - 1
        context = torch.cat((context[:max_length - word_count],
                             context[word_count:]))
    # 分配注意力权重
    with torch.no_grad():
        # 加载权重
        if target_words.shape[0] == 1:
            target_weight = target_words[0]
        else:
            attention_weight = F.softmax(data['attention_weight'], dim=-1)
            target_weight = attention_weight[:, :, torch.argmax(target_words, dim=1)].squeeze(0)
    # 处理注意力输出
    with torch.no_grad():
        output_vec = torch.softmax(hidden, dim=1)
        target_vec = torch.softmax(attention_weight, dim=1)
        context_vec = torch.matmul(output_vec, context)
        # 预测目标单词
        if target_weight.shape[0] == 1:
            output = target_weight.item()
        else:
            output = torch.matmul(context_vec, target_weight)
            # 去除偏置项
            output = output.mean(dim=1, keepdim=True)
            output = output.sum(dim=1, keepdim=True)
    # 添加特殊标记
    output = torch.cat((output, attention_mask[word_count, :]), dim=0)
    # 构建完整句子
    if max_length == 0:
        output = ''
    else:
        output = output.view(1, max_length)
        # 预测下一个单词
        output = torch.matmul(output, hidden.transpose(0, 1)).squeeze(0)
        output = output.sum(dim=0, keepdim=True)
        # 拼接句子
        if output > 0:
            decoded = decoded + output.item()
        else:
            decoded = ''
    return decoded


# 训练数据
train_data = {
    'input_ids': torch.LongTensor([i[0] for i in data]),
    'attention_mask': torch.LongTensor([i[1] for i in data]),
    'masks': torch.LongTensor([i[2] for i in data]),
    'output': torch.LongTensor([i[3] for i in data]),
    'context': torch.LongTensor([i[4] for i in data]),
    'hidden': torch.LongTensor([i[5] for i in data])
}
# 标签数据
train_labels = [label for label, data in train_data.items()]

# 加载预训练模型
transformer_model = torch.load('chatgpt_model.pth')

# 训练模型
device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu')
model = TransformerModel(
    vocab_size=len(transformer_model['input_ids']),
    num_hidden_layers=8,
    num_head=16,
    hidden_dim=512,
    embedding_dim=512,
    attention_mask_size=512,
    num_layers=8,
    batch_size=16,
    max_length=128,
    num_epochs=5,
    lr=5e-5,
    momentum=0.9,
    weight_decay=0.01,
    learning_rate=0.001,
    optimizer=Adam(model.parameters(), lr=0.0001, momentum=0.9, weight_decay=0.001)
).to(device)
for epoch in range(model.num_epochs):
    model.train()
    batch_idx = torch.randint(0, train_labels.shape[0], batch_size)
    for batch_data in data_loader(train_data, batch_size=batch_size):
        optimizer.zero_grad()
        hidden = model.init_hidden()
        output = input_ids(batch_data, mask=torch.zeros(batch_data['input_ids'].shape, dtype=torch.long))
        with torch.no_grad():
            output_vec = torch.softmax(hidden, dim=1)
            context_vec = torch.matmul(output_vec, batch_data['context'].transpose(0, 1)).squeeze(0)
            output = decode(batch_data)
            output_loss = nn.functional.nll_loss(output, train_labels, reduction='sum')
            output_loss.backward()
            optimizer.step()
    if epoch % 100 == 0:
        model.eval()
        train_loss = nn.functional.nll_loss(model.forward(), train_labels, reduction='sum')
        print(f'Epoch {epoch}: Train Loss: {train_loss.item():.4f}')
# 保存模型
torch.save(model.state_dict(), 'chatgpt_model.pth')

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