개발자로서 현장에서 일하면서 새로 접하는 기술들이나 알게된 정보 등을 정리하기 위한 블로그입니다. 운 좋게 미국에서 큰 회사들의 프로젝트에서 컬설턴트로 일하고 있어서 새로운 기술들을 접할 기회가 많이 있습니다. 미국의 IT 프로젝트에서 사용되는 툴들에 대해 많은 분들과 정보를 공유하고 싶습니다.
기본적으로 OpenAI Completions api 콜을 하면 Request된 Prompt에 대해 작업을 완료 한 다음 하나의 response로 답을 보내 옵니다.
davinci 모델의 경우 아주 긴 completion을 생성하게 되면 응담까지 몇초가 걸릴 수 있습니다. 2022년 8월 현재 text-davinci-002 모델의 응답시간은 일반적으로 100 completion token당 1초에서 2초 정도가 걸립니다.
이 정도도 기다리지 않고 더 빨리 응답을 받고 싶으면 Stream을 사용하실 수 있습니다.
이렇게 되면 Request된 Prompt에 대한 답을 완료하기 전에 일부분에 대한 답을 받아서 인쇄를 시작하거나 Completion 의 시작 부분을 처리할 수 있습니다.
Completions를 stream 하려면 API를 호출 할 때 stream=True를 사용하시면 됩니다. 이렇게 하면 data-only 서버가 보낸 이벤트와 같이 텍스트를 streams back 하는 object를 return 하게 됩니다. (답변의 일부분이라도 완료 되면 그 일 부분들을 계속 해서 stream으로 응답을 보내 온 다는 얘기 입니다.)
Downsides
주의 할 점은 프로덕션 어플리케이션에서 stream=True를 사용하면 completions 의 내용을 조정하기가 더 어려워 집니다.
(streaming 되는 동안 답변의 일부분만 가지고 있기 때문에 전체 답변에 대한 보정이나 처리 작업을 하는데는 한계가 있다는 얘기 입니다.)
이 Streaming response의 다른 작은 단점은 Response에 사용된 토큰 수를 알려 주는 정보가 없다는 겁니다.
해당 토큰수를 알려면 모든 응답을 결합한 후 toktoken을 사용해서 직접 계산 해야 합니다.
Example code
아래에 이 streaming completions를 어떻게 사용하는지에 대한 파이썬 예제가 있습니다.
# imports
import openai # for OpenAI API calls
import time # for measuring time savings
우선 openai를 import 합니다. 그리고 응답 시간을 알아보기 위해 time 모듈도 import 합니다.
# Example of an OpenAI Completion request
# https://beta.openai.com/docs/api-reference/completions/create
# record the time before the request is sent
start_time = time.time()
# send a Completion request to count to 100
response = openai.Completion.create(
model='text-davinci-002',
prompt='1,2,3,',
max_tokens=193,
temperature=0,
)
# calculate the time it took to receive the response
response_time = time.time() - start_time
# extract the text from the response
completion_text = response['choices'][0]['text']
# print the time delay and text received
print(f"Full response received {response_time:.2f} seconds after request")
print(f"Full text received: {completion_text}")
이 방법은 stream을 사용하지 않은 일반적인 방법입니다.
openai.Completion.create() 파라미터를 보면 stream=True 부분이 없습니다. 즉 응답받는데 streaming을 사용하지 않는 겁니다.
openai.COmpletion.create() api를 호출하기 전 시간을 start_time에 담고 호출 한 후의 시간을 response_time에 담았습니다.
response 받은 데이터 중 choices의 첫번째 아이템에 있는 text 부분만 떼어내서 completion_text 에 담습니다.
그런 다음 전체 소요 시간을 print 하고 두번째 print에서는 completion_text를 print 합니다.
저는 위 소스코드를 조금 수정해서 openaiapikey를 text 파일에서 읽어와서 인증 받는 부분을 추가했고 Completion api를 호출할 때 davinci보다 저렴한 ada 모델을 사용하는 것으로 했습니다.
응답은 2.86초 걸렸고 그 내용은 Full text received 에 있습니다.
A streaming completion request
# Example of an OpenAI Completion request, using the stream=True option
# https://beta.openai.com/docs/api-reference/completions/create
# record the time before the request is sent
start_time = time.time()
# send a Completion request to count to 100
response = openai.Completion.create(
model='text-ada-001', #model='text-davinci-002',
prompt='1,2,3,',
max_tokens=193,
temperature=0,
stream=True, # this time, we set stream=True
)
# create variables to collect the stream of events
collected_events = []
completion_text = ''
# iterate through the stream of events
for event in response:
event_time = time.time() - start_time # calculate the time delay of the event
collected_events.append(event) # save the event response
event_text = event['choices'][0]['text'] # extract the text
completion_text += event_text # append the text
print(f"Text received: {event_text} ({event_time:.2f} seconds after request)") # print the delay and text
# print the time delay and text received
print(f"Full response received {event_time:.2f} seconds after request")
print(f"Full text received: {completion_text}")
이번에는 Streaming을 사용하는 에제입니다.
openai.Completion.create() 의 파라미터를 보면 stream=True 를 추가 하신것을 보실 수 있습니다.
이것이 streaming을 사용하는 방법 입니다.
그 이후의 코드들은 이 스트리밍을 어떻게 receive 하는지 print 해주기 위해 만든 스크립트 들 입니다.
for 문이 있는데 이 for 문에서는 response 에 발생한 이벤트만큼 실행 됩니다.
이벤트가 일어날 때마다 그 이벤트 시각에서 start_time을 뺍니다. 즉 Completion api 콜 한 시점에서 그 이벤트가 일어난 시점까지의 시간을 알기 위해서 이런 계산을 합니다. 그 값은 event_time에 저장 됩니다.
그리고 collected_events에 이 이벤트를 append 합니다.
그리고 그 이벤트에서 받은 reponse에서 choices의 첫번째 아이템에 있는 text 내용을 가져 옵니다.
completion_text에는 지금까지 받은 evnet_text에 현재 받은 event_text를 추가 합니다.
그리고 for 문 안에 있는 print 문에서는 응답 내용과 그 응답을 받기 까지 얼마나 걸렸는지를 print 해 줍니다.
for 문이 완료 되면 전체 소요 시간과 전체 응답을 print 합니다.
그러면 아래와 같은 응답을 받습니다.
.......
Stream을 사용하지 않았을 때는 전체 결과 값을 받는데까지 2.86초 걸렸습니다.
그런데 이렇게 Stream을 사용하니까 응답의 시작부분을 0.35초 후부터 받기 시작해서 전체 메세지를 받는데까지 1.52초가 걸렸습니다.
이렇게 streaming 해서 받은 값들을 모두 합한 값은 위에 stream을 사용하지 않았을 때와 동일합니다.
Time comparison
쿡북의 예에서는 Davinci 모델을 사용해서 Stream을 사용하지 않은 경우는 7.32초가 걸렸고 사용한 경우는 7.25초가 걸렸습니다.
둘 다 거의 비슷하게 걸렸지만 streaming을 사용한 경우에는 0.16초가 지나면서부터 응답의 일부를 받기 시작해서 전체 응답을 받기까지 7.25초가 걸린 겁니다.
영어로 된 텍스트인 경우 토큰의 길이는 일반적으로 문자 하나이거나 단어 하나가 한개의 토큰이 됩니다. (e.g., "t" or " great")
다른 언어에서는 한문자보다 짧거나 한단어보다 길 수 있습니다.
공백은 일반적으로 단어의 시작으로 그룹화 됩니다. (e.g., " is" instead of "is " or " "+"is")
OpenAI Tokenizer를 사용해서 문자열이 어떻게 tokenized 되는지 빠르게 체크할 수 있습니다.
0. Installtiktoken
이 tiktoken을 사용하려면 먼저 이 모듈을 인스톨 해야 합니다.
pip install tiktoken
1. Importtiktoken
그러면 이 tiktoken을 import 할 수 있습니다.
import tiktoken
2. Load an encoding
tiktoken.get_encoding()을 사용해서 인코딩을 로딩 합니다. 이 때 인코딩 이름을 파라미터로 전달합니다.
처음 이 작업을 할 때는 인터넷에 연결 돼 있어야 합니다.
한번 로딩한 다음에는 인터넷이 연결 돼 있지 않아도 사용할 수 있습니다.
encoding = tiktoken.get_encoding("gpt2")
3. Turn text into tokens withencoding.encode()
.encode() 메소드는 문자열을 token integer들로 변환합니다.
위에서 tiktoken is great! 이 아래와 같은 토큰들로 나누어 진다고 했습니다.
["t", "ik", "token", " is", " great", "!"]
그렇다면 t는 83이고 ik 는 1134 이고 token 은 30001 ..... 마지막으로 ! 는 0 이 됩니다.
아래 함수는 토큰 갯수를 계산해서 반환해 주는 함수 입니다.
def num_tokens_from_string(string: str, encoding_name: str) -> int:
"""Returns the number of tokens in a text string."""
encoding = tiktoken.get_encoding(encoding_name)
num_tokens = len(encoding.encode(string))
return num_tokens
함수 이름은 num_tokens_from_string() 이고 파라미터로는 String 과 인코딩 이름이 전달 됩니다.
그리고 반환 타입은 integer 입니다.
get_encoding()을 사용해서 사용할 encoding을 정의 합니다.
그리고 len() 함수를 사용해서 인코드해서 얻은 리스트의 아이템 갯수를 num_tokens 변수에 넣습니다.
이 아이템들이 각각의 토큰들 입니다.
이 함수를 사용해서 토큰의 갯수를 아래와 같이 얻을 수 있습니다.
4. Turn tokens into text withencoding.decode()
인코딩이 있으면 디코딩도 있겠죠.
.decode()를 사용하면 숫자로 된 토큰 정보를 문자로 바꿀 수 있습니다.
Warning : .decode()는 single tokens에 적용될 수 있지만 utf-8 boundaries가 아닌 경우 토큰의 손실이 발생 할 수 있습니다.
single tokens의경우 decode_single_token_bytes() 는 단일 정수 토큰을 그것이 나타내는 바이트로 안전하게 변환합니다.
여기서 각 string 앞에 있는 b가 가리키는 것은 이 String들이 byte string들이라는 의미 입니다.
5. Comparing encodings
그렇다면 각 인코딩 별로 어떻게 입력값을 분할 해서 토큰으로 나누는지를 알아 보겠습니다.
def compare_encodings(example_string: str) -> None:
"""Prints a comparison of three string encodings."""
# print the example string
print(f'\nExample string: "{example_string}"')
# for each encoding, print the # of tokens, the token integers, and the token bytes
for encoding_name in ["gpt2", "p50k_base", "cl100k_base"]:
encoding = tiktoken.get_encoding(encoding_name)
token_integers = encoding.encode(example_string)
num_tokens = len(token_integers)
token_bytes = [encoding.decode_single_token_bytes(token) for token in token_integers]
print()
print(f"{encoding_name}: {num_tokens} tokens")
print(f"token integers: {token_integers}")
print(f"token bytes: {token_bytes}")
이 compare_encodings() 함수는 string을 입력 파라미터로 받습니다. return 값은 없고 그냥 이 함수 안에서 계산해서 그 정보를 print 해 줍니다.
첫번째 있는 print 문은 Example string : 입력 받은 문자열 을 출력합니다.
그 다음 for 문이 있는데 각 인코딩 별로 이 for 문안에 있는 작업을 해 줄 겁니다.
우선 get_encoding() 을 사용해서 사용할 encoding을 세팅해 줍니다.
그리고 encode()를 사용해서 토큰으로 나눠 줍니다. (결과값을 리스트 형식으로 반환 합니다.)
그리고 len()을 이용해서 이 리스트안에 있는 아이템 갯수들을 num_tokens에 담습니다.
그리고 decode_single_token_bytes()를 사용해서 각 바이트별 텍스트를 token_bytes에 담습니다.
그 다음 인코딩 이름과 토큰 리스트의 인티저 값 그리고 각 바이트 별 문자를 표시해 줍니다.
이렇게 한 단어인데 긴것을 넣어 봤습니다. 이것은 반체제주의라는 의미라고 합니다.
gpt2와 p50k_base는 5개의 토큰으로 나눴고 cl100k_base는 6개의 토큰으로 나눴습니다.
이 request 수 제한은 API 관리하는 일반적인 관행입니다. 이것을 관리하는 이유는 몇가지 있습니다.
* 첫번째로는 API 남용과 오용으로부터 시스템을 보호하는데 도움을 줍니다. 예를 들어 악의적인 의도를 가지고 API에 과부하를 일으키거나 서비스를 중단시키려는 의도로 API 요청을 다량 발생 시킬 수 있습니다. 이런 악의적인 공격으로 부터 OpenAI API 서비스를 보호하기 위해 Request 수 제한 정책이 필요합니다.
* 둘째로는 이 OpenAI API 자원을 다양한 사람이 공평하게 사용할 수 있도록 하는 목적이 있습니다. 한 개인이나 조직이 과도한 수의 요청을 하면 다른 소비자들의 API 서비스가 중단 될 수 있습니다. 단일 사용자가 만들 수 있는 요청 수를 제한 함으로서 이 API 서비스를 더 많은 사람들이 속도 저하 없이 API를 사용할 수 있는 기회를 더 보장할 수 있습니다.
* 세번째 마지막으로 이 요청량 제한은 OpenAI 가 인프라의 총 부하를 관리하는데 도움이 될 수 있습니다. API에 대한 요청이 급격하게 증가하면 서버에 부담을 주고 성능에 문제를 일으킬 수 있습니다. 이 요청량 베한을 설정함으로서 OpenAI는 모든 사용자에게 원활하고 일관된 경험을 유지하는데 도움을 줄 수 있습니다.
API 요청들이 너무 빨리 보내지면 아래 요청량 제한 에러가 발생합니다. OpenAI 파이썬 라이브러리를 사용한다면 그 에러 메세지는 아래와 같을 겁니다.
아래 코드는 요청량 제한을 초과하는 한 예를 보여 줍니다.
import openai # for making OpenAI API requests
# request a bunch of completions in a loop
for _ in range(100):
openai.Completion.create(
model="code-cushman-001",
prompt="def magic_function():\n\t",
max_tokens=10,
)
저는 굳이 이 코드는 실행해 보지 않겠습니다.
코드는 그냥 간단합니다. max_tokens를 10으로 설정한 다음에 Completion.create() api를 100번 요청하는 for 문 입니다.
How to avoid rate limit errors
Retrying with exponential backoff
이 요청량 제한 오류를 방지하는 쉬운 방법 중 하나는 random exponential backoff로 요청을 자동적으로 재 시도 하는 겁니다.
exponential backoff로 retry를 한다는 의미는 요청량 제한 에러에 도달했을 때 잠시 쉬었다가 실패한 요청을 다시 요청한다는 겁니다. 만약 그 요청이 또다시 실패 한다면 잠시 쉬는 시간이 좀 더 늘어나고 그 다음에 요청하는 과정을 반복하는 겁니다. 이 과정은 요청이 성공할 때까지 이루어지게 할 수도 있고 특정 시도 횟수를 지정해서 그 횟수 만큼만 실행하게 할 수도 있습니다.
이 접근법은 다음과 같은 이점이 있습니다.
* 자동재시도는 crash나 데이터 손실 없이 요청량 제한 에러를 극복할 수 있다는 의미입니다.
* Exponential backoff는 첫번째 시도를 빠르게 시도할 수 있음을 의미하며 처음 몇번의 재시도가 실패할 경우 점점 더 재시도까지의 쉬는 시간이 점점 더 길어진다는 겁니다. 그렇기 때문에 초기에 성공하면 좀 더 빠른 시간안에 에러를 복구 할 수 있습니다.
* Random jitter를 추가하면 동시에 모든 hitting으로부터 재시도를 하는데 도움을 줍니다.
Note. 실패한 요청은 여러분의 per-minute limit에 포함 되므로 계속 재시도를 해도 작동하지 않을 수 있습니다.
아래에 이 방법을 이용하는 몇가지 방법을 소개합니다.
Example #1: Using the Tenacity library
Tenacity 는 파이썬으로 작성된 아파치 2.0 라이센스 범용 retrying 라이브러리 입니다. 이것을 이용하면 거의 모든 상황에 재시도 동작을 추가하는 작업을 단순화 할 수 있습니다.
요청에 exponential backoff를 추가하려면 tenacity.retrydecorator를 사용하면 됩니다.
tenacity.wait_random_exponential 함수를 사용하여 random exponential backoff를 요청에 추가하는 방법을 아래 예제에서 보여 줍니다.
Note : Tenacity 라이브러리는 별도로 개발한 회사가 있고 그 회사가 배포한 라이브러리 입니다. OpenAI에서 그 안정성이나 보안을 보장하지는 않습니다.
import openai # for OpenAI API calls
from tenacity import (
retry,
stop_after_attempt,
wait_random_exponential,
) # for exponential backoff
@retry(wait=wait_random_exponential(min=1, max=60), stop=stop_after_attempt(6))
def completion_with_backoff(**kwargs):
return openai.Completion.create(**kwargs)
completion_with_backoff(model="text-davinci-002", prompt="Once upon a time,")
@retry() 를 사용하며 wait과 stop을 지정합니다.
재시도 사이 대기시간이 1초에서 60초 사이가 되고 재시도는 6번 시도하라는 겁니다.
이것은 그 아래 함수인 Completion_with_backoff() 함수에 적용 됩니다.
Tenacity와 마찬가지로 Backoff 라이브러리는 third-party tool 입니다. OpenAI에서 그 안정성이나 보안성을 보장하지는 않습니다.
import backoff # for exponential backoff
import openai # for OpenAI API calls
@backoff.on_exception(backoff.expo, openai.error.RateLimitError)
def completions_with_backoff(**kwargs):
return openai.Completion.create(**kwargs)
completions_with_backoff(model="text-davinci-002", prompt="Once upon a time,")
이런 3rd-party 툴을 사용하지 않고 직접 backoff 로직을 구현할 수도 있습니다.
# imports
import random
import time
import openai
# define a retry decorator
def retry_with_exponential_backoff(
func,
initial_delay: float = 1,
exponential_base: float = 2,
jitter: bool = True,
max_retries: int = 10,
errors: tuple = (openai.error.RateLimitError,),
):
"""Retry a function with exponential backoff."""
def wrapper(*args, **kwargs):
# Initialize variables
num_retries = 0
delay = initial_delay
# Loop until a successful response or max_retries is hit or an exception is raised
while True:
try:
return func(*args, **kwargs)
# Retry on specified errors
except errors as e:
# Increment retries
num_retries += 1
# Check if max retries has been reached
if num_retries > max_retries:
raise Exception(
f"Maximum number of retries ({max_retries}) exceeded."
)
# Increment the delay
delay *= exponential_base * (1 + jitter * random.random())
# Sleep for the delay
time.sleep(delay)
# Raise exceptions for any errors not specified
except Exception as e:
raise e
return wrapper
@retry_with_exponential_backoff
def completions_with_backoff(**kwargs):
return openai.Completion.create(**kwargs)
completions_with_backoff(model="text-davinci-002", prompt="Once upon a time,")
이 에제를 보면 위에서 설명했던 동작인 요청하고 error가 발생하면 재시도를 정해진 횟수만큼 하고 그 재시도 사이의 지연 시간은 점차 증가해 나가는 동작을 하도록 직접 wrapper() 함수 안에 구현을 해 놨습니다.
그리고 최대 재시도 횟수와 지연시간 관련 값들은 retry_with_exponential_backoff() 함수에서 세팅을 했습니다.
그리고 위에 설명한 wrapper() 함수는 이 retry_with_exponential_backoff() 함수에 속해 있습니다.
How to maximize throughput of batch processing given rate limits
만약 여러분의 애플리케이션이 고객의 실시간 요청을 처리하는 서비스를 제공한다면 backoff and retry는 요청량 제한 에러를 피하면서 latency를 minimize할 수 있는 아주 좋은 전략입니다.
그런데 이렇게 서비스 제공 시간이 중요한게 아니라 얼마나 많은 양을 처리하느냐가 더 중요한 애플리케이션이 있을 수 있습니다. 대량의 batch data를 처리하는 것이 더 중요한 경우이죠. 이런 경우 backoff and retry 말고 여러분이 사용할 수 있는 몇가지 다른 방법이 있습니다.
Proactively adding delay between requests
만약 여러분의 앱이 요청량 제한에 걸리고 back off 하고 재시도하고 하는 상황이 계속 반복 되면서 금방 요청량 제한에 걸린다면 남아 있는 시간은 제한량 초과 메세지만 받으면서 요청을 계속 할 수 있습니다. (예를 들어 1분에 20회가 제한량인데 이 20회가 10초만에 도달하면 나머지 50초는 제한량 초과 메세지만 받게 될 것입니다.) 그러면 이 50초 동안의 요청은 낭비 되는 것이죠. 그것을 하기 위해 사용한 내 시스템의 리소스가 낭비 되는 것입니다.
이 경우 잠재적 해결책이 될 수 있는 것은 여러분의 요청량 제한을 계산하고 그 reciprocal에 맞게 지연 시간을 만드는 것입니다.
reciprocal(예: 만약 여러분의 요청량 제한이 분당 20이라면 각 request마다 지연시간을 3~6초씩 추가 해 주는 것)
이렇게 하면 요청량 제한의 상한선에 도달하지 않고 낭비되는 요청도 발생 시키지 않는 상황에 가깝게 만들 수 있습니다.
Example of adding delay to a request
# imports
import time
import openai
# Define a function that adds a delay to a Completion API call
def delayed_completion(delay_in_seconds: float = 1, **kwargs):
"""Delay a completion by a specified amount of time."""
# Sleep for the delay
time.sleep(delay_in_seconds)
# Call the Completion API and return the result
return openai.Completion.create(**kwargs)
# Calculate the delay based on your rate limit
rate_limit_per_minute = 20
delay = 60.0 / rate_limit_per_minute
delayed_completion(
delay_in_seconds=delay,
model="text-davinci-002",
prompt="Once upon a time,"
)
이 소스 코드는 위에 예시로 들었던 상황에 맞게 만든 겁니다.
요청량 제한이 분당 20이라면 delay는 60/20 즉 3초가 됩니다.
delay_completion() 함수 안데 time.sleep() 을 이 3초로 했기 때문에 이 함수를 호출할 때 마다 3초씩 기다렸다가 openai.Completion.create() api 를 사용하게 되는 겁니다.
그러면 이 1분이라는 시간에 할 수 있는 요청량을 최대한으로 사용할 수 있게 됩니다.
단 10초만에 요청량 제한에 걸려서 나머지 50초는 그냥 손 놓고 있는 상황을 피할 수 있게 되는 거죠.
Batching requests
OpenAI api에는 분당 요청량 제한 이외에 분당 요청 토큰에 대한 별도의 제한이 있습니다.
만약 여러분이 분당 요청량 제한에 도달했지만 분당 토큰에 여유가 있는 경우 각 요청에 여러 작업을 batch 함으로서 throughput(처리량)을 증가시킬 수 있습니다.
프롬프트들의 batch를 보내는 방법은 일반적인 API 콜과 동일하게 작동합니다.
단지 프롬프트 파라미터가 Single string이 아니라 String 의 List라는 것만 다릅니다.
Warning: Response 는 그 prompt 의 순서대로 반환을 하지 않을 수 있습니다. 그렇기 때문에 index 필드를 사용하여 그 response를 prompt 의 파라미터 순서와 맞게 일치시키는 작업을 반드시 해야 합니다.
Example without batching
import openai # for making OpenAI API requests
num_stories = 10
prompt = "Once upon a time,"
# serial example, with one story completion per request
for _ in range(num_stories):
response = openai.Completion.create(
model="curie",
prompt=prompt,
max_tokens=20,
)
# print story
print(prompt + response.choices[0].text)
Example with batching
import openai # for making OpenAI API requests
num_stories = 10
prompts = ["Once upon a time,"] * num_stories
# batched example, with 10 stories completions per request
response = openai.Completion.create(
model="curie",
prompt=prompts,
max_tokens=20,
)
# match completions to prompts by index
stories = [""] * len(prompts)
for choice in response.choices:
stories[choice.index] = prompts[choice.index] + choice.text
# print stories
for story in stories:
print(story)
위의 예제는 prompt 'once upon a time' 단일 파라미터로 하는 openai.Completion.create() 호출을 for 문을 통해서 10번 일으켰습니다.
즉 10번 요청을 한 것입니다.
그런데 두번째 예제는 prompt 자체를 Once upon a time이 10번 들어가 있는 리스트로 만든 다음 이 리스트를 파라미터로 전달해서 openai.Completion.create() api를 호출 했습니다.
즉 1번 요청한 것입니다.
이렇게 함으로서 요청량을 줄일 수 있게 되는 것입니다.
두번째 예제의 첫번째 for 문에서는 response를 request의 index 와 맞게 매치 시키는 작업을 하고 있습니다.
그래서 질문 + 응답 이런 식으로 stories[] 에 저장되게 했습니다.
이제 이 stories[]를 두번째 for 문처럼 print 하기만 하면 해당 질문과 그에 대한 답변 식으로 출력이 됩니다.
Example parallel processing script
대량의 API 요청을 parallel (병렬) 처리하기 위한 예제 스크립트는 아래에 있습니다.
오늘 예제는 이 모델의 최대 context 길이보다 더 긴 텍스트는 어떻게 처리를 해야 하는지를 보여 줍니다.
1. Model context length
import openai
from tenacity import retry, wait_random_exponential, stop_after_attempt, retry_if_not_exception_type
EMBEDDING_MODEL = 'text-embedding-ada-002'
EMBEDDING_CTX_LENGTH = 8191
EMBEDDING_ENCODING = 'cl100k_base'
# let's make sure to not retry on an invalid request, because that is what we want to demonstrate
@retry(wait=wait_random_exponential(min=1, max=20), stop=stop_after_attempt(6), retry=retry_if_not_exception_type(openai.InvalidRequestError))
def get_embedding(text_or_tokens, model=EMBEDDING_MODEL):
return openai.Embedding.create(input=text_or_tokens, model=model)["data"][0]["embedding"]
가장 먼저 openai를 import 하고 그 다음에 tenacity 모듈을 import 합니다.
tenacity는 런타임 중 오류가 발생해서 종료가 될 때 이 종료하는 것을 막고 다시 retry 하고자 할 때 사용하는 파이썬 모듈입니다.
이 모듈 중에서 retry, wait_random_exponential, Stop_after_attempt, retry_if_not_exception_type 만 import 합니다.
(이렇게 하면 @tenacity.retry 라고 하지 않고 간단하게 @retry 형식으로 사용할 수 있습니다.)
그 다음은 openai 모델을 설정하고 context length 를 8191 로 지정하고 encoding은 cl100k_base 로 합니다.
cl100k_base 는 tokenizer로 Max Input Token은 8191 로 정해져 있습니다. 2021년 9월에 발표 됐습니다.
자세한 내용은 OpenAI Guide의 Embeddings Overview 페이지를 참조하세요.
그 다음 은 @retry 구문이 나옵니다. retry 사이에 기다리는 시간은 1~20초이고 6번 까지 시도하고 exception type이 InvalidRequestError 가 아닌 경우만 retry를 시도합니다. InvalidRequest인 경우는 Retry를 해도 아무 소용 없으니까요.
그 다음은 get_embedding() 함수를 만들었습니다.
입력 파라미터로는 text_or_tokens와 모델 이름을 받습니다.
그리고 이 입력값에 대한 embedding 값을 전달받은 모델을 사용해서 openai.Embedding.create() api로 부터 받고 그 값을 return 합니다.
여기서 크기는 토큰으로 정해지기 때문에 먼저 입력값이 몇개의 토큰으로 이루어져 있는지 알아봐야 합니다.
위 Tokenizer 페이지에서 그 작업을 했었죠. 10001 이었습니다. 그리고 위에서 사용한 모델은 8191 개의 토큰이 입력 허용 최대값이구요.
아래 방법이 이렇게 입력값을 토큰화 해서 자르는 부분입니다.
import tiktoken
def truncate_text_tokens(text, encoding_name=EMBEDDING_ENCODING, max_tokens=EMBEDDING_CTX_LENGTH):
"""Truncate a string to have `max_tokens` according to the given encoding."""
encoding = tiktoken.get_encoding(encoding_name)
return encoding.encode(text)[:max_tokens]
from itertools import islice
def batched(iterable, n):
"""Batch data into tuples of length n. The last batch may be shorter."""
# batched('ABCDEFG', 3) --> ABC DEF G
if n < 1:
raise ValueError('n must be at least one')
it = iter(iterable)
while (batch := tuple(islice(it, n))):
yield batch
우선 itertools 의 islice 함수를 import 합니다.
그리고 batched() 함수를 만들고 입력값으로는 iterable과 n을 받습니다.
그 다음 입력 받은 데이터를 길이가 n인 tuple로 batch 처리 합니다. 마지막 batch는 길이가 n 보다 작을 수 있습니다.
{"text": " Morada Limited is a textile company based in Altham Lancashire. Morada specializes in curtains.", "category": "Company"} {"text": " The Armenian Mirror-Spectator is a newspaper published by the Baikar Association in Watertown Massachusetts.", "category": "WrittenWork"}
text 와 category 두 항목이 있습니다.
text는 한 문장이 있고 category에는 말 그대로 카테고리들이 있습니다.
어떤 카테고리들이 있고 각 카테고리는 몇개씩 있는지 알아 보겠습니다.
여기서는 pandas 모듈을 사용합니다.
read_json()을 사용해서 데이터세트를 읽어 옵니다. (samples)
그리고 이 데이터세트의 category를 수집해서 unique 한 리스트를 만든 후 정렬을 합니다. (categories)
print("Categories of DBpedia samples:", samples["category"].value_counts())
이것을 위 방식으로 프린트를 하면 이런 결과를 얻습니다.
카테고리는 총 14개가 있고 그 중에 가장 많이 있는 카테고리는 Artist 로 21번 나옵니다.
그 외에 다른 카테고리들과 각 카테고리별 갯수를 표시합니다.
그리고 samples.head() 를 하면 아래 결과를 얻습니다.
text와 category를 표 형식으로 보여 줍니다. head()를 사용하면 디폴트로 상위 5줄을 print 합니다.
그 다음은 openai api를 이용해서 각 text별로 임베딩 값을 받아 옵니다.
import openai
from openai.embeddings_utils import get_embeddings
def open_file(filepath):
with open(filepath, 'r', encoding='utf-8') as infile:
return infile.read()
openai.api_key = open_file('openaiapikey.txt')
# NOTE: The following code will send a query of batch size 200 to /embeddings
matrix = get_embeddings(samples["text"].to_list(), engine="text-embedding-ada-002")
embeddings_utils 의 get_embeddings를 사용해서 각 text 별로 openai로 부터 임베딩 값을 받아 옵니다.
Note : openai api는 유료입니다. 200개의 데이터에 대한 임베딩값을 받아오는데 대한 과금이 붙습니다.
t-SNE decomposition (분해)를 사용해서 dimensionality를 2차원으로 줄입니다.
import pandas as pd
from sklearn.manifold import TSNE
import numpy as np
# Load the embeddings
datafile_path = "data/fine_food_reviews_with_embeddings_1k.csv"
df = pd.read_csv(datafile_path)
# Convert to a list of lists of floats
matrix = np.array(df.embedding.apply(eval).to_list())
# Create a t-SNE model and transform the data
tsne = TSNE(n_components=2, perplexity=15, random_state=42, init='random', learning_rate=200)
vis_dims = tsne.fit_transform(matrix)
vis_dims.shape
모듈은 pandas, numpy 그리고 sklearn.manifold의 TSNE를 사용합니다.
모두 이전 글에서 배운 모듈들 입니다.
판다스의 read_csv() 함수를 사용해서 csv 데이터 파일을 읽습니다.
그 다음 numpy 의 array()를 사용해서 csv 파일의 embedding 컬럼에 있는 값들을 리스트 형식으로 변환합니다.
이 값을 shape을 이용해서 리스트의 크기와 차원을 표시하면 위에 처럼 1000,2 라고 나옵니다.
2. Plotting the embeddings
위에서 처럼 2차원으로 데이터를 정리하면 2D 산점도 분포도를 그릴 수 있다고 했습니다.
아래에서는 그것을 그리기 전에 알아보기 쉽도록 각 review에 대한 색을 지정해서 알아보기 쉽도록 합니다.
이 색은 별점 점수와 ranging 데이터를 기반으로 빨간색에서 녹색에 걸쳐 표현됩니다.
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib
import numpy as np
colors = ["red", "darkorange", "gold", "turquoise", "darkgreen"]
x = [x for x,y in vis_dims]
y = [y for x,y in vis_dims]
color_indices = df.Score.values - 1
colormap = matplotlib.colors.ListedColormap(colors)
plt.scatter(x, y, c=color_indices, cmap=colormap, alpha=0.3)
for score in [0,1,2,3,4]:
avg_x = np.array(x)[df.Score-1==score].mean()
avg_y = np.array(y)[df.Score-1==score].mean()
color = colors[score]
plt.scatter(avg_x, avg_y, marker='x', color=color, s=100)
plt.title("Amazon ratings visualized in language using t-SNE")
그리고 plt.title()에서 이 표의 제목을 정해주면 결과와 같은 그림을 얻을 수 있습니다.
4개의 그룹중에 녹색 그룹은 다른 그룹들과 좀 동떨어져 있는 것을 보실 수 있습니다.
2. Text samples in the clusters & naming the clusters
지금까지는 raw data를 clustering 하는 법과 이 clustering 한 데이터를 시각화 해서 보여주는 방법을 보았습니다.
이제 openai의 api를 이용해서 각 클러스터의 랜덤 샘플들을 보여 주는 코드입니다.
openai.Completion.create() api를 사용할 것이고 모델 (engine)은 text-ada-001을 사용합니다.
prompt는 아래 질문 입니다.
What do the following customer reviews have in common?
그러면 각 클러스터 별로 review 를 분석한 값들이 response 됩니다.
우선 아래 코드를 실행 해 보겠습니다.
import openai
def open_file(filepath):
with open(filepath, 'r', encoding='utf-8') as infile:
return infile.read()
openai.api_key = open_file('openaiapikey.txt')
# Reading a review which belong to each group.
rev_per_cluster = 5
for i in range(n_clusters):
print(f"Cluster {i} Theme:", end=" ")
reviews = "\n".join(
df[df.Cluster == i]
.combined.str.replace("Title: ", "")
.str.replace("\n\nContent: ", ": ")
.sample(rev_per_cluster, random_state=42)
.values
)
response = openai.Completion.create(
engine="text-ada-001", #"text-davinci-003",
prompt=f'What do the following customer reviews have in common?\n\nCustomer reviews:\n"""\n{reviews}\n"""\n\nTheme:',
temperature=0,
max_tokens=64,
top_p=1,
frequency_penalty=0,
presence_penalty=0,
)
print(response)
openai를 import 하고 openai api key를 제공하는 부분으로 시작합니다.
그리고 rev_per_cluster는 5로 합니다.
그 다음 for 문에서 n_clusters만큼 루프를 도는데 위에서 n_clusters는 4로 설정돼 있었습니다.
reviews에는 Title과 Content 내용을 넣는데 샘플로 5가지를 무작위로 뽑아서 넣습니다.
그리고 이 reviews 값을 prompt에 삽입해서 openai.Completion.create() api로 request 합니다.
그러면 이 prompt에 대한 response 가 response 변수에 담깁니다.
이 response 만 우선 출력해 보겠습니다.
Cluster 0 Theme: {
"choices": [
{
"finish_reason": "stop",
"index": 0,
"logprobs": null,
"text": " Customer reviews:gluten free, healthy bars, content:\n\nThe customer reviews have in common that they save money on Amazon by ordering by themselves by looking for gluten free healthy bars. The bars are also delicious."
}
],
"created": 1677191195,
"id": "cmpl-6nEKppB6SqCz07LYTcaktEAgq06hm",
"model": "text-ada-001",
"object": "text_completion",
"usage": {
"completion_tokens": 44,
"prompt_tokens": 415,
"total_tokens": 459
}
}
Cluster 1 Theme: {
"choices": [
{
"finish_reason": "stop",
"index": 0,
"logprobs": null,
"text": " Cat food\n\nMessy, undelicious, and possibly unhealthy."
}
],
"created": 1677191195,
"id": "cmpl-6nEKpGffRc2jyJB4gNtuCa09dG2GT",
"model": "text-ada-001",
"object": "text_completion",
"usage": {
"completion_tokens": 15,
"prompt_tokens": 529,
"total_tokens": 544
}
}
Cluster 2 Theme: {
"choices": [
{
"finish_reason": "stop",
"index": 0,
"logprobs": null,
"text": " Coffee\n\nThe customer's reviews have in common that they are among the best in the market, Rodeo Drive, and that the customer is able to enjoy their coffee half and half because they have an Amazon account."
}
],
"created": 1677191196,
"id": "cmpl-6nEKqxza0t8vGRAiK9K5RtCy3Gwbl",
"model": "text-ada-001",
"object": "text_completion",
"usage": {
"completion_tokens": 45,
"prompt_tokens": 443,
"total_tokens": 488
}
}
Cluster 3 Theme: {
"choices": [
{
"finish_reason": "stop",
"index": 0,
"logprobs": null,
"text": " Customer reviews of different brands of soda."
}
],
"created": 1677191196,
"id": "cmpl-6nEKqKuxe4CVJTV4GlIZ7vxe6F85o",
"model": "text-ada-001",
"object": "text_completion",
"usage": {
"completion_tokens": 8,
"prompt_tokens": 616,
"total_tokens": 624
}
}
이 respons를 보시면 각 Cluster 별로 응답을 받았습니다.
위에 for 문에서 각 클러스터별로 request를 했기 때문입니다.
이제 이 중에서 실제 질문에 대한 답변인 choices - text 부분만 뽑아 보겠습니다.
import openai
def open_file(filepath):
with open(filepath, 'r', encoding='utf-8') as infile:
return infile.read()
openai.api_key = open_file('openaiapikey.txt')
# Reading a review which belong to each group.
rev_per_cluster = 5
for i in range(n_clusters):
print(f"Cluster {i} Theme:", end=" ")
reviews = "\n".join(
df[df.Cluster == i]
.combined.str.replace("Title: ", "")
.str.replace("\n\nContent: ", ": ")
.sample(rev_per_cluster, random_state=42)
.values
)
response = openai.Completion.create(
engine="text-ada-001", #"text-davinci-003",
prompt=f'What do the following customer reviews have in common?\n\nCustomer reviews:\n"""\n{reviews}\n"""\n\nTheme:',
temperature=0,
max_tokens=64,
top_p=1,
frequency_penalty=0,
presence_penalty=0,
)
print(response["choices"][0]["text"].replace("\n", ""))
답변은 아래와 같습니다.
Cluster 0 Theme: Customer reviews:gluten free, healthy bars, content:The customer reviews have in common that they save money on Amazon by ordering by themselves by looking for gluten free healthy bars. The bars are also delicious.
Cluster 1 Theme: Cat foodMessy, undelicious, and possibly unhealthy.
Cluster 2 Theme: CoffeeThe customer's reviews have in common that they are among the best in the market, Rodeo Drive, and that the customer is able to enjoy their coffee half and half because they have an Amazon account.
Cluster 3 Theme: Customer reviews of different brands of soda.
Cluster 0 Theme: Unnamed: 0 ProductId UserId Score \
117 400 B008JKU2CO A1XV4W7JWX341C 5
25 274 B008JKTH2A A34XBAIFT02B60 1
722 534 B0064KO16O A1K2SU61D7G41X 5
289 7 B001KP6B98 ABWCUS3HBDZRS 5
590 948 B008GG2N2S A1CLUIIJL6EHLU 5
Summary \
117 Loved these gluten free healthy bars, saved $$...
25 Should advertise coconut as an ingredient more...
722 very good!!
289 Excellent product
590 delicious
Text \
117 These Kind Bars are so good and healthy & glut...
25 First, these should be called Mac - Coconut ba...
722 just like the runts<br />great flavor, def wor...
289 After scouring every store in town for orange ...
590 Gummi Frogs have been my favourite candy that ...
combined n_tokens \
117 Title: Loved these gluten free healthy bars, s... 96
25 Title: Should advertise coconut as an ingredie... 78
722 Title: very good!!; Content: just like the run... 43
289 Title: Excellent product; Content: After scour... 100
590 Title: delicious; Content: Gummi Frogs have be... 75
embedding Cluster
117 [-0.002289338270202279, -0.01313735730946064, ... 0
25 [-0.01757248118519783, -8.266511576948687e-05,... 0
722 [-0.011768403463065624, -0.025617636740207672,... 0
289 [0.0007493243319913745, -0.017031244933605194,... 0
590 [-0.005802689120173454, 0.0007485789828933775,... 0
Cluster 1 Theme: Unnamed: 0 ProductId UserId Score \
536 731 B0029NIBE8 A3RKYD8IUC5S0N 2
332 184 B000WFRUOC A22RVTZEIVHZA 4
424 153 B0007A0AQW A15X1BO4CLBN3C 5
298 24 B003R0LKRW A1OQSU5KYXEEAE 1
960 589 B003194PBC A2FSDQY5AI6TNX 5
Summary \
536 Messy and apparently undelicious
332 The cats like it
424 cant get enough of it!!!
298 Food Caused Illness
960 My furbabies LOVE these!
Text \
536 My cat is not a huge fan. Sure, she'll lap up ...
332 My 7 cats like this food but it is a little yu...
424 Our lil shih tzu puppy cannot get enough of it...
298 I switched my cats over from the Blue Buffalo ...
960 Shake the container and they come running. Eve...
combined n_tokens \
536 Title: Messy and apparently undelicious; Conte... 181
332 Title: The cats like it; Content: My 7 cats li... 87
424 Title: cant get enough of it!!!; Content: Our ... 59
298 Title: Food Caused Illness; Content: I switche... 131
960 Title: My furbabies LOVE these!; Content: Shak... 47
embedding Cluster
536 [-0.002376032527536154, -0.0027701142244040966... 1
332 [0.02162935584783554, -0.011174295097589493, -... 1
424 [-0.007517425809055567, 0.0037251529283821583,... 1
298 [-0.0011128562036901712, -0.01970377005636692,... 1
960 [-0.009749102406203747, -0.0068712360225617886... 1
Cluster 2 Theme: Unnamed: 0 ProductId UserId Score \
135 410 B007Y59HVM A2ERWXZEUD6APD 5
439 812 B0001UK0CM A2V8WXAFG1TEOC 5
326 107 B003VXFK44 A21VWSCGW7UUAR 4
475 852 B000I6MCSY AO34Q3JGZU0JQ 5
692 922 B003TC7WN4 A3GFZIL1E0Z5V8 5
Summary \
135 Fog Chaser Coffee
439 Excellent taste
326 Good, but not Wolfgang Puck good
475 Just My Kind of Coffee
692 Rodeo Drive is Crazy Good Coffee!
Text \
135 This coffee has a full body and a rich taste. ...
439 This is to me a great coffee, once you try it ...
326 Honestly, I have to admit that I expected a li...
475 Coffee Masters Hazelnut coffee used to be carr...
692 Rodeo Drive is my absolute favorite and I'm re...
combined n_tokens \
135 Title: Fog Chaser Coffee; Content: This coffee... 42
439 Title: Excellent taste; Content: This is to me... 31
326 Title: Good, but not Wolfgang Puck good; Conte... 178
475 Title: Just My Kind of Coffee; Content: Coffee... 118
692 Title: Rodeo Drive is Crazy Good Coffee!; Cont... 59
embedding Cluster
135 [0.006498195696622133, 0.006776264403015375, 0... 2
439 [0.0039436533115804195, -0.005451332312077284,... 2
326 [-0.003140551969408989, -0.009995664469897747,... 2
475 [0.010913548991084099, -0.014923149719834328, ... 2
692 [-0.029914353042840958, -0.007755572907626629,... 2
Cluster 3 Theme: Unnamed: 0 ProductId UserId Score \
495 831 B0014X5O1C AHYRTWABDAG1H 5
978 642 B00264S63G A36AUU1UNRS48G 5
916 686 B008PYVINQ A1DRWYIO7JN1MD 2
696 926 B0062P9XPU A33KQALCZGXG8C 5
491 828 B000EIE20M A39QHSDUBR8L0T 3
Summary \
495 Wonderful alternative to soda pop
978 So convenient, for so little!
916 bot very cheesy
696 Delicious!
491 Just ok
Text \
495 This is a wonderful alternative to soda pop. ...
978 I needed two vanilla beans for the Love Goddes...
916 Got this about a month ago.first of all it sme...
696 I am not a huge beer lover. I do enjoy an occ...
491 I bought this brand because it was all they ha...
combined n_tokens \
495 Title: Wonderful alternative to soda pop; Cont... 273
978 Title: So convenient, for so little!; Content:... 121
916 Title: bot very cheesy; Content: Got this abou... 46
696 Title: Delicious!; Content: I am not a huge be... 97
491 Title: Just ok; Content: I bought this brand b... 58
embedding Cluster
495 [0.022326279431581497, -0.018449820578098297, ... 3
978 [-0.004598899278789759, -0.01737511157989502, ... 3
916 [-0.010750919580459595, -0.0193503275513649, -... 3
696 [0.009483409114181995, -0.017691848799586296, ... 3
491 [-0.0023960231337696314, -0.006881058216094971... 3
여기서 데이터를 아래와 같이 가공을 합니다.
for j in range(rev_per_cluster):
print(sample_cluster_rows.Score.values[j], end=", ")
print(sample_cluster_rows.Summary.values[j], end=": ")
print(sample_cluster_rows.Text.str[:70].values[j])
Score의 값들을 가지고 오고 끝에는 쉼표 , 를 붙입니다.
그리고 Summary의 값을 가지고 오고 끝에는 : 를 붙입니다.
그리고 Text컬럼의 string을 가지고 오는데 70자 까지만 가지고 옵니다.
전체 결과를 보겠습니다.
Cluster 0 Theme: Customer reviews:gluten free, healthy bars, content:The customer reviews have in common that they save money on Amazon by ordering by themselves by looking for gluten free healthy bars. The bars are also delicious.
5, Loved these gluten free healthy bars, saved $$ ordering on Amazon: These Kind Bars are so good and healthy & gluten free. My daughter ca
1, Should advertise coconut as an ingredient more prominently: First, these should be called Mac - Coconut bars, as Coconut is the #2
5, very good!!: just like the runts<br />great flavor, def worth getting<br />I even o
5, Excellent product: After scouring every store in town for orange peels and not finding an
5, delicious: Gummi Frogs have been my favourite candy that I have ever tried. of co
Cluster 1 Theme: Cat foodMessy, undelicious, and possibly unhealthy.
2, Messy and apparently undelicious: My cat is not a huge fan. Sure, she'll lap up the gravy, but leaves th
4, The cats like it: My 7 cats like this food but it is a little yucky for the human. Piece
5, cant get enough of it!!!: Our lil shih tzu puppy cannot get enough of it. Everytime she sees the
1, Food Caused Illness: I switched my cats over from the Blue Buffalo Wildnerness Food to this
5, My furbabies LOVE these!: Shake the container and they come running. Even my boy cat, who isn't
Cluster 2 Theme: CoffeeThe customer's reviews have in common that they are among the best in the market, Rodeo Drive, and that the customer is able to enjoy their coffee half and half because they have an Amazon account.
5, Fog Chaser Coffee: This coffee has a full body and a rich taste. The price is far below t
5, Excellent taste: This is to me a great coffee, once you try it you will enjoy it, this
4, Good, but not Wolfgang Puck good: Honestly, I have to admit that I expected a little better. That's not
5, Just My Kind of Coffee: Coffee Masters Hazelnut coffee used to be carried in a local coffee/pa
5, Rodeo Drive is Crazy Good Coffee!: Rodeo Drive is my absolute favorite and I'm ready to order more! That
Cluster 3 Theme: Customer reviews of different brands of soda.
5, Wonderful alternative to soda pop: This is a wonderful alternative to soda pop. It's carbonated for thos
5, So convenient, for so little!: I needed two vanilla beans for the Love Goddess cake that my husbands
2, bot very cheesy: Got this about a month ago.first of all it smells horrible...it tastes
5, Delicious!: I am not a huge beer lover. I do enjoy an occasional Blue Moon (all o
3, Just ok: I bought this brand because it was all they had at Ranch 99 near us. I
이제 좀 보기 좋게 됐습니다.
이번 예제는 raw 데이터를 파이썬의 여러 모듈들을 이용해서 clustering을 하고 이 cluster별로 openai.Completion.create() api를 이용해서 궁금한 답을 받는 일을 하는 예제를 배웠습니다.
큰 raw data를 카테고리화 해서 나누고 이에 대한 summary나 기타 정보를 Completion api를 통해 얻을 수 있는 방법입니다.
전체 소스코드는 아래와 같습니다.
# imports
import numpy as np
import pandas as pd
# load data
datafile_path = "./data/fine_food_reviews_with_embeddings_1k.csv"
df = pd.read_csv(datafile_path)
df["embedding"] = df.embedding.apply(eval).apply(np.array) # convert string to numpy array
matrix = np.vstack(df.embedding.values)
matrix.shape
from sklearn.cluster import KMeans
n_clusters = 4
kmeans = KMeans(n_clusters=n_clusters, init="k-means++", random_state=42)
kmeans.fit(matrix)
labels = kmeans.labels_
df["Cluster"] = labels
df.groupby("Cluster").Score.mean().sort_values()
from sklearn.manifold import TSNE
import matplotlib
import matplotlib.pyplot as plt
tsne = TSNE(n_components=2, perplexity=15, random_state=42, init="random", learning_rate=200)
vis_dims2 = tsne.fit_transform(matrix)
x = [x for x, y in vis_dims2]
y = [y for x, y in vis_dims2]
for category, color in enumerate(["purple", "green", "red", "blue"]):
xs = np.array(x)[df.Cluster == category]
ys = np.array(y)[df.Cluster == category]
plt.scatter(xs, ys, color=color, alpha=0.3)
avg_x = xs.mean()
avg_y = ys.mean()
plt.scatter(avg_x, avg_y, marker="x", color=color, s=100)
plt.title("Clusters identified visualized in language 2d using t-SNE")
import openai
def open_file(filepath):
with open(filepath, 'r', encoding='utf-8') as infile:
return infile.read()
openai.api_key = open_file('openaiapikey.txt')
# Reading a review which belong to each group.
rev_per_cluster = 5
for i in range(n_clusters):
print(f"Cluster {i} Theme:", end=" ")
reviews = "\n".join(
df[df.Cluster == i]
.combined.str.replace("Title: ", "")
.str.replace("\n\nContent: ", ": ")
.sample(rev_per_cluster, random_state=42)
.values
)
response = openai.Completion.create(
engine="text-ada-001", #"text-davinci-003",
prompt=f'What do the following customer reviews have in common?\n\nCustomer reviews:\n"""\n{reviews}\n"""\n\nTheme:',
temperature=0,
max_tokens=64,
top_p=1,
frequency_penalty=0,
presence_penalty=0,
)
print(response["choices"][0]["text"].replace("\n", ""))
sample_cluster_rows = df[df.Cluster == i].sample(rev_per_cluster, random_state=42)
for j in range(rev_per_cluster):
print(sample_cluster_rows.Score.values[j], end=", ")
print(sample_cluster_rows.Summary.values[j], end=": ")
print(sample_cluster_rows.Text.str[:70].values[j])
이 예제의 training data는 [text_1, text_2, label] 형식 입니다.
두 쌍이 유사하면 레이블은 +1 이고 유사하지 않으면 -1 입니다.
output은 임베딩을 multiply 하는데 사용할 수 있는 matrix 입니다.
임베딩 multiplication을 통해서 좀 더 성능이 좋은 custom embedding을 얻을 수 있습니다.
그 다음 예제는 SNLI corpus에서 가지고 온 1000개의 sentence pair들을 사용합니다. 이 두 쌍은 논리적으로 연관돼 있는데 한 문장이 다른 문장을 암시하는 식 입니다. 논리적으로 연관 돼 있으면 레이블이 positive 입니다. 논리적으로 연관이 별로 없어 보이는 쌍은 레이블이 negative 가 됩니다.
그리고 clustering을 사용하는 경우에는 같은 클러스터 내의 텍스트 들로부터 한 쌍을 만듦으로서 positive 한 것을 생성할 수 있습니다. 그리고 다른 클러스터의 문장들로 쌍을 이루어서 negative를 생성할 수 있습니다.
다른 데이터 세트를 사용하면 100개 미만의 training example들 만으로도 좋은 성능 개선을 이루는 것을 볼 수 있었습니다. 물론 더 많은 예제를 사용하면 더 좋아지겠죠.
이제 소스 코드로 들어가 보겠습니다.
0. Imports
# imports
from typing import List, Tuple # for type hints
import numpy as np # for manipulating arrays
import pandas as pd # for manipulating data in dataframes
import pickle # for saving the embeddings cache
import plotly.express as px # for plots
import random # for generating run IDs
from sklearn.model_selection import train_test_split # for splitting train & test data
import torch # for matrix optimization
from openai.embeddings_utils import get_embedding, cosine_similarity # for embeddings
# input parameters
embedding_cache_path = "data/snli_embedding_cache.pkl" # embeddings will be saved/loaded here
default_embedding_engine = "babbage-similarity" # choice of: ada, babbage, curie, davinci
num_pairs_to_embed = 1000 # 1000 is arbitrary - I've gotten it to work with as little as ~100
local_dataset_path = "data/snli_1.0_train_2k.csv" # download from: https://nlp.stanford.edu/projects/snli/
def process_input_data(df: pd.DataFrame) -> pd.DataFrame:
# you can customize this to preprocess your own dataset
# output should be a dataframe with 3 columns: text_1, text_2, label (1 for similar, -1 for dissimilar)
df["label"] = df["gold_label"]
df = df[df["label"].isin(["entailment"])]
df["label"] = df["label"].apply(lambda x: {"entailment": 1, "contradiction": -1}[x])
df = df.rename(columns={"sentence1": "text_1", "sentence2": "text_2"})
df = df[["text_1", "text_2", "label"]]
df = df.head(num_pairs_to_embed)
return df
여기서 하는 일은 cache 에 있는 데이터를 저장할 pkl 파일을 정하고 사용할 openai 모델을 정했습니다.
그리고 num_pairs_to_embed 변수에 1000을 할당했고 소스 데이터를 local_dataset_path 에 할당했습니다.
다음에 process_input_data() 함수가 나오는데요.
pandas 의 DataFrame 형식의 입력값을 받아서 처리한 다음에 다시 DataFrame형식으로 반환합니다.
대개 컬럼 이름들을 바꾸는 거네요.
그리고 DataFrame의 데이터를 1000 (num_pairs_to_embed) 개만 추려서 return 합니다.
2. Load and process input data
# load data
df = pd.read_csv(local_dataset_path)
# process input data
df = process_input_data(df) # this demonstrates training data containing only positives
# view data
df.head()
이제 파일을 열고 위에 만들었던 함수를 통해 처리한 다음 상위 5개를 출력합니다.
df.head() 는 디폴트로 5개를 출력합니다. head() 안에 숫자를 넣으면 그 숫자만큼 출력합니다.
이걸 출력하면 이렇게 됩니다.
3. Split data into training test sets
synethetic negatives나 synethetic positives를 생성하기 전에 데이터를 training과 test sets 들로 구분하는 것은 아주 중요합니다.
training data의 text 문자열이 test data에 표시되는 것을 원하지 않을 겁니다.
contamination이 있는 경우 실제 production 보다 test metrics가 더 좋아 보일 수 있습니다.
# split data into train and test sets
test_fraction = 0.5 # 0.5 is fairly arbitrary
random_seed = 123 # random seed is arbitrary, but is helpful in reproducibility
train_df, test_df = train_test_split(
df, test_size=test_fraction, stratify=df["label"], random_state=random_seed
)
train_df.loc[:, "dataset"] = "train"
test_df.loc[:, "dataset"] = "test"
여기에서는 sklearn.model_selection 모듈의 train_test_split() 함수를 사용해서 데이터를 training test sets로 분리 합니다.
4. Generate synthetic negatives
다음은 use case에 맞도록 수정해야 할 필요가 있을 수 있는 코드 입니다.
positives와 negarives 가 있는 데이터를 가지고 있을 경우 건너뛰어도 됩니다.
근데 만약 positives 한 데이터만 가지고 있다면 이 코드를 사용해야 할 것입니다.
이 코드 블록은 negatives 만 생성할 것입니다.
만약 여러분이 multiclass data를 가지고 있다면 여러분은 positives와 negatives 모두를 생성하기를 원할 겁니다.
positives는 레이블들을 공유하는 텍스트로 된 쌍이 될 수 있고 negatives는 레이블을 공유하지 않는 텍스트로 된 쌍이 될 수 있습니다.
최종 결과물은 text pair로 된 DataFrame이 될 것입니다. 각 쌍은 -1이나 1이 될 것입니다.
# generate negatives
def dataframe_of_negatives(dataframe_of_positives: pd.DataFrame) -> pd.DataFrame:
"""Return dataframe of negative pairs made by combining elements of positive pairs."""
texts = set(dataframe_of_positives["text_1"].values) | set(
dataframe_of_positives["text_2"].values
)
all_pairs = {(t1, t2) for t1 in texts for t2 in texts if t1 < t2}
positive_pairs = set(
tuple(text_pair)
for text_pair in dataframe_of_positives[["text_1", "text_2"]].values
)
negative_pairs = all_pairs - positive_pairs
df_of_negatives = pd.DataFrame(list(negative_pairs), columns=["text_1", "text_2"])
df_of_negatives["label"] = -1
return df_of_negatives
negatives_per_positive = (
1 # it will work at higher values too, but more data will be slower
)
# generate negatives for training dataset
train_df_negatives = dataframe_of_negatives(train_df)
train_df_negatives["dataset"] = "train"
# generate negatives for test dataset
test_df_negatives = dataframe_of_negatives(test_df)
test_df_negatives["dataset"] = "test"
# sample negatives and combine with positives
train_df = pd.concat(
[
train_df,
train_df_negatives.sample(
n=len(train_df) * negatives_per_positive, random_state=random_seed
),
]
)
test_df = pd.concat(
[
test_df,
test_df_negatives.sample(
n=len(test_df) * negatives_per_positive, random_state=random_seed
),
]
)
df = pd.concat([train_df, test_df])
5. Calculate embeddings and cosine similarities
아래 코드 블럭에서는 임베딩을 저장하기 위한 캐시를 생성합니다.
이렇게 저장함으로서 다시 임베딩을 얻기 위해 openai api를 호출하면서 비용을 지불하지 않아도 됩니다.
# establish a cache of embeddings to avoid recomputing
# cache is a dict of tuples (text, engine) -> embedding
try:
with open(embedding_cache_path, "rb") as f:
embedding_cache = pickle.load(f)
except FileNotFoundError:
precomputed_embedding_cache_path = "https://cdn.openai.com/API/examples/data/snli_embedding_cache.pkl"
embedding_cache = pd.read_pickle(precomputed_embedding_cache_path)
# this function will get embeddings from the cache and save them there afterward
def get_embedding_with_cache(
text: str,
engine: str = default_embedding_engine,
embedding_cache: dict = embedding_cache,
embedding_cache_path: str = embedding_cache_path,
) -> list:
print(f"Getting embedding for {text}")
if (text, engine) not in embedding_cache.keys():
# if not in cache, call API to get embedding
embedding_cache[(text, engine)] = get_embedding(text, engine)
# save embeddings cache to disk after each update
with open(embedding_cache_path, "wb") as embedding_cache_file:
pickle.dump(embedding_cache, embedding_cache_file)
return embedding_cache[(text, engine)]
# create column of embeddings
for column in ["text_1", "text_2"]:
df[f"{column}_embedding"] = df[column].apply(get_embedding_with_cache)
# create column of cosine similarity between embeddings
df["cosine_similarity"] = df.apply(
lambda row: cosine_similarity(row["text_1_embedding"], row["text_2_embedding"]),
axis=1,
)
6. Plot distribution of cosine similarity
이 예제에서는 cosine similarity를 사용하여 텍스트의 유사성을 측정합니다. openai 측의 경험상 대부분의 distance functions (L1, L2, cosine similarity)들은 모두 동일하게 작동한다고 합니다. 임베딩 값은 length 가 1로 정규화 되어 있기 때문에 임베딩에서 cosine similarity는 python의 numpy.dot() 과 동일한 결과를 내 놓습니다.
그래프들은 유사한 쌍과 유사하지 않은 쌍에 대한 cosine similarity 분포 사이에 겹치는 정도를 보여 줍니다. 겹치는 부분이 많다면 다른 유사한 쌍보다 cosine similarity가 크고 유사하지 않은 쌍이 많다는 의미 입니다.
계산의 정확도는 cosine similarity의 특정 임계치인 X 보다 크면 similar (1)을 예측하고 그렇치 않으면 dissimilar (0)을 예측합니다.
# calculate accuracy (and its standard error) of predicting label=1 if similarity>x
# x is optimized by sweeping from -1 to 1 in steps of 0.01
def accuracy_and_se(cosine_similarity: float, labeled_similarity: int) -> Tuple[float]:
accuracies = []
for threshold_thousandths in range(-1000, 1000, 1):
threshold = threshold_thousandths / 1000
total = 0
correct = 0
for cs, ls in zip(cosine_similarity, labeled_similarity):
total += 1
if cs > threshold:
prediction = 1
else:
prediction = -1
if prediction == ls:
correct += 1
accuracy = correct / total
accuracies.append(accuracy)
a = max(accuracies)
n = len(cosine_similarity)
standard_error = (a * (1 - a) / n) ** 0.5 # standard error of binomial
return a, standard_error
# check that training and test sets are balanced
px.histogram(
df,
x="cosine_similarity",
color="label",
barmode="overlay",
width=500,
facet_row="dataset",
).show()
for dataset in ["train", "test"]:
data = df[df["dataset"] == dataset]
a, se = accuracy_and_se(data["cosine_similarity"], data["label"])
print(f"{dataset} accuracy: {a:0.1%} ± {1.96 * se:0.1%}")
여기까지 작성한 코드를 실행 해 봤습니다.
처음엔 아래 내용을 출력하더니......
그 다음은 아래와 같은 형식으로 한도 끝도 없이 출력 하더라구요.
문서에 총 1만줄이 있던데 한줄 한줄 다 처리하느라 시간이 굉장히 많이 걸릴 것 같습니다.
전 3179 줄까지 출력한 후 시간이 너무 걸려서 강제로 중단 했습니다.
저는 text-embedding-ada-002 모델을 사용했습니다.
1천개의 토큰당 0.0004불이 과금 되는데 여기까지 저는 0.01불 즉 1센트가 과금 됐습니다.
그러면 0.01 / 0.0004 를 하니까 2만 5천 토큰 정도 사용 했나 보네요.
1만줄을 전부 다 하면 한 5센트 이내로 부과 되겠네요.
하여간 시간도 많이 걸리고 과금도 비교적 많이 되니 실행은 마지막에 딱 한번만 해 보기로 하겠습니다.
예제 상에는 6 Plot distribution of cosine similarity 에 있는 코드를 실행하면 아래와 같이 나온다고 합니다.
7. Optimize the matrix using the training data provided
def optimize_matrix(
modified_embedding_length: int = 2048, # in my brief experimentation, bigger was better (2048 is length of babbage encoding)
batch_size: int = 100,
max_epochs: int = 100,
learning_rate: float = 100.0, # seemed to work best when similar to batch size - feel free to try a range of values
dropout_fraction: float = 0.0, # in my testing, dropout helped by a couple percentage points (definitely not necessary)
df: pd.DataFrame = df,
print_progress: bool = True,
save_results: bool = True,
) -> torch.tensor:
"""Return matrix optimized to minimize loss on training data."""
run_id = random.randint(0, 2 ** 31 - 1) # (range is arbitrary)
# convert from dataframe to torch tensors
# e is for embedding, s for similarity label
def tensors_from_dataframe(
df: pd.DataFrame,
embedding_column_1: str,
embedding_column_2: str,
similarity_label_column: str,
) -> Tuple[torch.tensor]:
e1 = np.stack(np.array(df[embedding_column_1].values))
e2 = np.stack(np.array(df[embedding_column_2].values))
s = np.stack(np.array(df[similarity_label_column].astype("float").values))
e1 = torch.from_numpy(e1).float()
e2 = torch.from_numpy(e2).float()
s = torch.from_numpy(s).float()
return e1, e2, s
e1_train, e2_train, s_train = tensors_from_dataframe(
df[df["dataset"] == "train"], "text_1_embedding", "text_2_embedding", "label"
)
e1_test, e2_test, s_test = tensors_from_dataframe(
df[df["dataset"] == "train"], "text_1_embedding", "text_2_embedding", "label"
)
# create dataset and loader
dataset = torch.utils.data.TensorDataset(e1_train, e2_train, s_train)
train_loader = torch.utils.data.DataLoader(
dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True
)
# define model (similarity of projected embeddings)
def model(embedding_1, embedding_2, matrix, dropout_fraction=dropout_fraction):
e1 = torch.nn.functional.dropout(embedding_1, p=dropout_fraction)
e2 = torch.nn.functional.dropout(embedding_2, p=dropout_fraction)
modified_embedding_1 = e1 @ matrix # @ is matrix multiplication
modified_embedding_2 = e2 @ matrix
similarity = torch.nn.functional.cosine_similarity(
modified_embedding_1, modified_embedding_2
)
return similarity
# define loss function to minimize
def mse_loss(predictions, targets):
difference = predictions - targets
return torch.sum(difference * difference) / difference.numel()
# initialize projection matrix
embedding_length = len(df["text_1_embedding"].values[0])
matrix = torch.randn(
embedding_length, modified_embedding_length, requires_grad=True
)
epochs, types, losses, accuracies, matrices = [], [], [], [], []
for epoch in range(1, 1 + max_epochs):
# iterate through training dataloader
for a, b, actual_similarity in train_loader:
# generate prediction
predicted_similarity = model(a, b, matrix)
# get loss and perform backpropagation
loss = mse_loss(predicted_similarity, actual_similarity)
loss.backward()
# update the weights
with torch.no_grad():
matrix -= matrix.grad * learning_rate
# set gradients to zero
matrix.grad.zero_()
# calculate test loss
test_predictions = model(e1_test, e2_test, matrix)
test_loss = mse_loss(test_predictions, s_test)
# compute custom embeddings and new cosine similarities
apply_matrix_to_embeddings_dataframe(matrix, df)
# calculate test accuracy
for dataset in ["train", "test"]:
data = df[df["dataset"] == dataset]
a, se = accuracy_and_se(data["cosine_similarity_custom"], data["label"])
# record results of each epoch
epochs.append(epoch)
types.append(dataset)
losses.append(loss.item() if dataset == "train" else test_loss.item())
accuracies.append(a)
matrices.append(matrix.detach().numpy())
# optionally print accuracies
if print_progress is True:
print(
f"Epoch {epoch}/{max_epochs}: {dataset} accuracy: {a:0.1%} ± {1.96 * se:0.1%}"
)
data = pd.DataFrame(
{"epoch": epochs, "type": types, "loss": losses, "accuracy": accuracies}
)
data["run_id"] = run_id
data["modified_embedding_length"] = modified_embedding_length
data["batch_size"] = batch_size
data["max_epochs"] = max_epochs
data["learning_rate"] = learning_rate
data["dropout_fraction"] = dropout_fraction
data[
"matrix"
] = matrices # saving every single matrix can get big; feel free to delete/change
if save_results is True:
data.to_csv(f"{run_id}_optimization_results.csv", index=False)
return data
# example hyperparameter search
# I recommend starting with max_epochs=10 while initially exploring
results = []
max_epochs = 30
dropout_fraction = 0.2
for batch_size, learning_rate in [(10, 10), (100, 100), (1000, 1000)]:
result = optimize_matrix(
batch_size=batch_size,
learning_rate=learning_rate,
max_epochs=max_epochs,
dropout_fraction=dropout_fraction,
save_results=False,
)
results.append(result)
runs_df = pd.concat(results)
# plot training loss and test loss over time
px.line(
runs_df,
line_group="run_id",
x="epoch",
y="loss",
color="type",
hover_data=["batch_size", "learning_rate", "dropout_fraction"],
facet_row="learning_rate",
facet_col="batch_size",
width=500,
).show()
# plot accuracy over time
px.line(
runs_df,
line_group="run_id",
x="epoch",
y="accuracy",
color="type",
hover_data=["batch_size", "learning_rate", "dropout_fraction"],
facet_row="learning_rate",
facet_col="batch_size",
width=500,
).show()
이 부분은 7. Optimize the matrix using the training data provided 부분의 소스코드들 입니다.
embedding_multiplied_by_matrix() 함수는 임베딩 값과 matrix 값을 받아서 처리한 다음에 np.array 형식의 결과값을 반환합니다.
그 다음 함수는 apply_matrix_to_embeddings_dataframe() 함수로 기존의 임베딩 값과 새로운 cosine similarities 값으로 계산을 하는 일을 합니다. 여기에서 위의 함수인 embedding_multiplied_by_matrix() 함수를 호출한 후 그 결과 값을 받아서 처리합니다.
그 다음에도 여러 함수들이 있는데 따로 설명을 하면 너무 길어질 것 같네요.
각자 보면서 분석을 해야 할 것 같습니다.
여기까지 실행하면 아래와 같은 결과값을 볼 수 있습니다.
8. Plot the before & after, showing the results of the best matrix found during training
matrix 가 좋을 수록 similar pairs 와 dissimilar pairs를 더 명확하게 구분 할 수 있습니다.
# apply result of best run to original data
best_run = runs_df.sort_values(by="accuracy", ascending=False).iloc[0]
best_matrix = best_run["matrix"]
apply_matrix_to_embeddings_dataframe(best_matrix, df)
runs_df 는 위에서 정의한 df 변수 이름이고 그 다음의 sort_values() 는 pandas의 함수입니다.
그리고 이 정렬된 matrix 값을 7번에서 만든 apply_matrix_to_embeddings_dataframe() 에서 처리하도록 합니다.
# plot similarity distribution BEFORE customization
px.histogram(
df,
x="cosine_similarity",
color="label",
barmode="overlay",
width=500,
facet_row="dataset",
).show()
test_df = df[df["dataset"] == "test"]
a, se = accuracy_and_se(test_df["cosine_similarity"], test_df["label"])
print(f"Test accuracy: {a:0.1%} ± {1.96 * se:0.1%}")
# plot similarity distribution AFTER customization
px.histogram(
df,
x="cosine_similarity_custom",
color="label",
barmode="overlay",
width=500,
facet_row="dataset",
).show()
a, se = accuracy_and_se(test_df["cosine_similarity_custom"], test_df["label"])
print(f"Test accuracy after customization: {a:0.1%} ± {1.96 * se:0.1%}")
여기서 이용한 함수는 6번에서 만든 accuracy_and_se() 함수 입니다. 정확도를 계산하는 함수였습니다.
여기서는 customization이 되기 전의 데이터인 cosine_similarity와 customization이 된 이후의 데이터인 cosine_similarrity_custom에 대해 accuracy_and_se() 함수로 정확도를 계산 한 값을 비교할 수 있도록 해 줍니다.
보시는 바와 같이 커스터마이징을 한 데이터가 정확도가 훨씬 높습니다.
best_matrix # this is what you can multiply your embeddings by
이렇게 해서 얻은 best_matrix 를 가지고 사용하면 훨씬 더 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.
# imports
from typing import List, Tuple # for type hints
import openai
import numpy as np # for manipulating arrays
import pandas as pd # for manipulating data in dataframes
import pickle # for saving the embeddings cache
import plotly.express as px # for plots
import random # for generating run IDs
from sklearn.model_selection import train_test_split # for splitting train & test data
import torch # for matrix optimization
from openai.embeddings_utils import get_embedding, cosine_similarity # for embeddings
def open_file(filepath):
with open(filepath, 'r', encoding='utf-8') as infile:
return infile.read()
openai.api_key = open_file('openaiapikey.txt')
# input parameters
embedding_cache_path = "data/snli_embedding_cache.pkl" # embeddings will be saved/loaded here
#default_embedding_engine = "babbage-similarity" # choice of: ada, babbage, curie, davinci
#default_embedding_engine = "ada-similarity"
default_embedding_engine = "text-embedding-ada-002"
num_pairs_to_embed = 1000 # 1000 is arbitrary - I've gotten it to work with as little as ~100
local_dataset_path = "data/snli_1.0_train_2k.csv" # download from: https://nlp.stanford.edu/projects/snli/
def process_input_data(df: pd.DataFrame) -> pd.DataFrame:
# you can customize this to preprocess your own dataset
# output should be a dataframe with 3 columns: text_1, text_2, label (1 for similar, -1 for dissimilar)
df["label"] = df["gold_label"]
df = df[df["label"].isin(["entailment"])]
df["label"] = df["label"].apply(lambda x: {"entailment": 1, "contradiction": -1}[x])
df = df.rename(columns={"sentence1": "text_1", "sentence2": "text_2"})
df = df[["text_1", "text_2", "label"]]
df = df.head(num_pairs_to_embed)
return df
# load data
df = pd.read_csv(local_dataset_path)
# process input data
df = process_input_data(df) # this demonstrates training data containing only positives
# view data
result = df.head()
print(result)
# split data into train and test sets
test_fraction = 0.5 # 0.5 is fairly arbitrary
random_seed = 123 # random seed is arbitrary, but is helpful in reproducibility
train_df, test_df = train_test_split(
df, test_size=test_fraction, stratify=df["label"], random_state=random_seed
)
train_df.loc[:, "dataset"] = "train"
test_df.loc[:, "dataset"] = "test"
# generate negatives
def dataframe_of_negatives(dataframe_of_positives: pd.DataFrame) -> pd.DataFrame:
"""Return dataframe of negative pairs made by combining elements of positive pairs."""
texts = set(dataframe_of_positives["text_1"].values) | set(
dataframe_of_positives["text_2"].values
)
all_pairs = {(t1, t2) for t1 in texts for t2 in texts if t1 < t2}
positive_pairs = set(
tuple(text_pair)
for text_pair in dataframe_of_positives[["text_1", "text_2"]].values
)
negative_pairs = all_pairs - positive_pairs
df_of_negatives = pd.DataFrame(list(negative_pairs), columns=["text_1", "text_2"])
df_of_negatives["label"] = -1
return df_of_negatives
negatives_per_positive = (
1 # it will work at higher values too, but more data will be slower
)
# generate negatives for training dataset
train_df_negatives = dataframe_of_negatives(train_df)
train_df_negatives["dataset"] = "train"
# generate negatives for test dataset
test_df_negatives = dataframe_of_negatives(test_df)
test_df_negatives["dataset"] = "test"
# sample negatives and combine with positives
train_df = pd.concat(
[
train_df,
train_df_negatives.sample(
n=len(train_df) * negatives_per_positive, random_state=random_seed
),
]
)
test_df = pd.concat(
[
test_df,
test_df_negatives.sample(
n=len(test_df) * negatives_per_positive, random_state=random_seed
),
]
)
df = pd.concat([train_df, test_df])
# establish a cache of embeddings to avoid recomputing
# cache is a dict of tuples (text, engine) -> embedding
try:
with open(embedding_cache_path, "rb") as f:
embedding_cache = pickle.load(f)
except FileNotFoundError:
precomputed_embedding_cache_path = "https://cdn.openai.com/API/examples/data/snli_embedding_cache.pkl"
embedding_cache = pd.read_pickle(precomputed_embedding_cache_path)
# this function will get embeddings from the cache and save them there afterward
def get_embedding_with_cache(
text: str,
engine: str = default_embedding_engine,
embedding_cache: dict = embedding_cache,
embedding_cache_path: str = embedding_cache_path,
) -> list:
print(f"Getting embedding for {text}")
if (text, engine) not in embedding_cache.keys():
# if not in cache, call API to get embedding
embedding_cache[(text, engine)] = get_embedding(text, engine)
# save embeddings cache to disk after each update
with open(embedding_cache_path, "wb") as embedding_cache_file:
pickle.dump(embedding_cache, embedding_cache_file)
return embedding_cache[(text, engine)]
# create column of embeddings
for column in ["text_1", "text_2"]:
df[f"{column}_embedding"] = df[column].apply(get_embedding_with_cache)
# create column of cosine similarity between embeddings
df["cosine_similarity"] = df.apply(
lambda row: cosine_similarity(row["text_1_embedding"], row["text_2_embedding"]),
axis=1,
)
# calculate accuracy (and its standard error) of predicting label=1 if similarity>x
# x is optimized by sweeping from -1 to 1 in steps of 0.01
def accuracy_and_se(cosine_similarity: float, labeled_similarity: int) -> Tuple[float]:
accuracies = []
for threshold_thousandths in range(-1000, 1000, 1):
threshold = threshold_thousandths / 1000
total = 0
correct = 0
for cs, ls in zip(cosine_similarity, labeled_similarity):
total += 1
if cs > threshold:
prediction = 1
else:
prediction = -1
if prediction == ls:
correct += 1
accuracy = correct / total
accuracies.append(accuracy)
a = max(accuracies)
n = len(cosine_similarity)
standard_error = (a * (1 - a) / n) ** 0.5 # standard error of binomial
return a, standard_error
# check that training and test sets are balanced
px.histogram(
df,
x="cosine_similarity",
color="label",
barmode="overlay",
width=500,
facet_row="dataset",
).show()
for dataset in ["train", "test"]:
data = df[df["dataset"] == dataset]
a, se = accuracy_and_se(data["cosine_similarity"], data["label"])
print(f"{dataset} accuracy: {a:0.1%} ± {1.96 * se:0.1%}")
def embedding_multiplied_by_matrix(
embedding: List[float], matrix: torch.tensor
) -> np.array:
embedding_tensor = torch.tensor(embedding).float()
modified_embedding = embedding_tensor @ matrix
modified_embedding = modified_embedding.detach().numpy()
return modified_embedding
# compute custom embeddings and new cosine similarities
def apply_matrix_to_embeddings_dataframe(matrix: torch.tensor, df: pd.DataFrame):
for column in ["text_1_embedding", "text_2_embedding"]:
df[f"{column}_custom"] = df[column].apply(
lambda x: embedding_multiplied_by_matrix(x, matrix)
)
df["cosine_similarity_custom"] = df.apply(
lambda row: cosine_similarity(
row["text_1_embedding_custom"], row["text_2_embedding_custom"]
),
axis=1,
)
def optimize_matrix(
modified_embedding_length: int = 2048, # in my brief experimentation, bigger was better (2048 is length of babbage encoding)
batch_size: int = 100,
max_epochs: int = 100,
learning_rate: float = 100.0, # seemed to work best when similar to batch size - feel free to try a range of values
dropout_fraction: float = 0.0, # in my testing, dropout helped by a couple percentage points (definitely not necessary)
df: pd.DataFrame = df,
print_progress: bool = True,
save_results: bool = True,
) -> torch.tensor:
"""Return matrix optimized to minimize loss on training data."""
run_id = random.randint(0, 2 ** 31 - 1) # (range is arbitrary)
# convert from dataframe to torch tensors
# e is for embedding, s for similarity label
def tensors_from_dataframe(
df: pd.DataFrame,
embedding_column_1: str,
embedding_column_2: str,
similarity_label_column: str,
) -> Tuple[torch.tensor]:
e1 = np.stack(np.array(df[embedding_column_1].values))
e2 = np.stack(np.array(df[embedding_column_2].values))
s = np.stack(np.array(df[similarity_label_column].astype("float").values))
e1 = torch.from_numpy(e1).float()
e2 = torch.from_numpy(e2).float()
s = torch.from_numpy(s).float()
return e1, e2, s
e1_train, e2_train, s_train = tensors_from_dataframe(
df[df["dataset"] == "train"], "text_1_embedding", "text_2_embedding", "label"
)
e1_test, e2_test, s_test = tensors_from_dataframe(
df[df["dataset"] == "train"], "text_1_embedding", "text_2_embedding", "label"
)
# create dataset and loader
dataset = torch.utils.data.TensorDataset(e1_train, e2_train, s_train)
train_loader = torch.utils.data.DataLoader(
dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True
)
# define model (similarity of projected embeddings)
def model(embedding_1, embedding_2, matrix, dropout_fraction=dropout_fraction):
e1 = torch.nn.functional.dropout(embedding_1, p=dropout_fraction)
e2 = torch.nn.functional.dropout(embedding_2, p=dropout_fraction)
modified_embedding_1 = e1 @ matrix # @ is matrix multiplication
modified_embedding_2 = e2 @ matrix
similarity = torch.nn.functional.cosine_similarity(
modified_embedding_1, modified_embedding_2
)
return similarity
# define loss function to minimize
def mse_loss(predictions, targets):
difference = predictions - targets
return torch.sum(difference * difference) / difference.numel()
# initialize projection matrix
embedding_length = len(df["text_1_embedding"].values[0])
matrix = torch.randn(
embedding_length, modified_embedding_length, requires_grad=True
)
epochs, types, losses, accuracies, matrices = [], [], [], [], []
for epoch in range(1, 1 + max_epochs):
# iterate through training dataloader
for a, b, actual_similarity in train_loader:
# generate prediction
predicted_similarity = model(a, b, matrix)
# get loss and perform backpropagation
loss = mse_loss(predicted_similarity, actual_similarity)
loss.backward()
# update the weights
with torch.no_grad():
matrix -= matrix.grad * learning_rate
# set gradients to zero
matrix.grad.zero_()
# calculate test loss
test_predictions = model(e1_test, e2_test, matrix)
test_loss = mse_loss(test_predictions, s_test)
# compute custom embeddings and new cosine similarities
apply_matrix_to_embeddings_dataframe(matrix, df)
# calculate test accuracy
for dataset in ["train", "test"]:
data = df[df["dataset"] == dataset]
a, se = accuracy_and_se(data["cosine_similarity_custom"], data["label"])
# record results of each epoch
epochs.append(epoch)
types.append(dataset)
losses.append(loss.item() if dataset == "train" else test_loss.item())
accuracies.append(a)
matrices.append(matrix.detach().numpy())
# optionally print accuracies
if print_progress is True:
print(
f"Epoch {epoch}/{max_epochs}: {dataset} accuracy: {a:0.1%} ± {1.96 * se:0.1%}"
)
data = pd.DataFrame(
{"epoch": epochs, "type": types, "loss": losses, "accuracy": accuracies}
)
data["run_id"] = run_id
data["modified_embedding_length"] = modified_embedding_length
data["batch_size"] = batch_size
data["max_epochs"] = max_epochs
data["learning_rate"] = learning_rate
data["dropout_fraction"] = dropout_fraction
data[
"matrix"
] = matrices # saving every single matrix can get big; feel free to delete/change
if save_results is True:
data.to_csv(f"{run_id}_optimization_results.csv", index=False)
return data
# example hyperparameter search
# I recommend starting with max_epochs=10 while initially exploring
results = []
max_epochs = 30
dropout_fraction = 0.2
for batch_size, learning_rate in [(10, 10), (100, 100), (1000, 1000)]:
result = optimize_matrix(
batch_size=batch_size,
learning_rate=learning_rate,
max_epochs=max_epochs,
dropout_fraction=dropout_fraction,
save_results=False,
)
results.append(result)
runs_df = pd.concat(results)
# plot training loss and test loss over time
px.line(
runs_df,
line_group="run_id",
x="epoch",
y="loss",
color="type",
hover_data=["batch_size", "learning_rate", "dropout_fraction"],
facet_row="learning_rate",
facet_col="batch_size",
width=500,
).show()
# plot accuracy over time
px.line(
runs_df,
line_group="run_id",
x="epoch",
y="accuracy",
color="type",
hover_data=["batch_size", "learning_rate", "dropout_fraction"],
facet_row="learning_rate",
facet_col="batch_size",
width=500,
).show()
# apply result of best run to original data
best_run = runs_df.sort_values(by="accuracy", ascending=False).iloc[0]
best_matrix = best_run["matrix"]
apply_matrix_to_embeddings_dataframe(best_matrix, df)
# plot similarity distribution BEFORE customization
px.histogram(
df,
x="cosine_similarity",
color="label",
barmode="overlay",
width=500,
facet_row="dataset",
).show()
test_df = df[df["dataset"] == "test"]
a, se = accuracy_and_se(test_df["cosine_similarity"], test_df["label"])
print(f"Test accuracy: {a:0.1%} ± {1.96 * se:0.1%}")
# plot similarity distribution AFTER customization
px.histogram(
df,
x="cosine_similarity_custom",
color="label",
barmode="overlay",
width=500,
facet_row="dataset",
).show()
a, se = accuracy_and_se(test_df["cosine_similarity_custom"], test_df["label"])
print(f"Test accuracy after customization: {a:0.1%} ± {1.96 * se:0.1%}")
best_matrix # this is what you can multiply your embeddings by
