modelowanie-jezykowe-aitech-cw/cw/06_biblioteki_STM.ipynb

{
 "cells": [
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "![Logo 1](https://git.wmi.amu.edu.pl/AITech/Szablon/raw/branch/master/Logotyp_AITech1.jpg)\n",
    "<div class=\"alert alert-block alert-info\">\n",
    "<h1> Modelowanie Języka</h1>\n",
    "<h2> 6. <i>biblioteki LM</i>  [ćwiczenia]</h2> \n",
    "<h3> Jakub Pokrywka (2022)</h3>\n",
    "</div>\n",
    "\n",
    "![Logo 2](https://git.wmi.amu.edu.pl/AITech/Szablon/raw/branch/master/Logotyp_AITech2.jpg)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### KENLM\n",
    "\n",
    "W praktyce korzysta się z gotowych bibliotek do statystycznych modeli językowych. Najbardziej popularną biblioteką jest KENLM ( https://kheafield.com/papers/avenue/kenlm.pdf ). Repozytorium znajduje się https://github.com/kpu/kenlm a dokumentacja https://kheafield.com/code/kenlm/\n",
    "\n",
    "Na komputerach wydziałowych nie powinno być problemu ze skompilowaniem biblioteki.\n",
    "\n"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Najprostszy scenariusz użycia"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "KENLM_BUILD_PATH='/home/kuba/kenlm/build'"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!wget https://wolnelektury.pl/media/book/txt/lalka-tom-pierwszy.txt"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!wget https://wolnelektury.pl/media/book/txt/lalka-tom-drugi.txt"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### budowa modelu"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!$KENLM_BUILD_PATH/bin/lmplz -o 4 < lalka-tom-pierwszy.txt > lalka_tom_pierwszy_lm.arpa"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## plik arpa\n",
    "\n",
    "Powyższa komenda tworzy model językowy z wygładzaniem i zapisuje go do pliku tekstowego arpa. Parametr -o 4 odpowiada za maksymalną ilość n-gramów w modelu: 4-gramy.\n",
    "\n",
    "Plik arpa zawiera w sobie prawdopodobieństwa dla poszczególnych n-gramów. W zasadzie są to logarytmy prawdopodbieństw o podstawie 10.\n",
    "\n",
    "Podejrzyjmy plik arpa:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!head -n 30 lalka_tom_pierwszy_lm.arpa"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Linijka to kolejno: prawdopodobieństwo (log10), n-gram, waga back-off (log10).\n",
    "\n",
    "Aby spradzić prawdopodobieństwo sekwencji (a także PPL modelu) należy użyć komendy query"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "test_str=!(head -n 17 lalka-tom-drugi.txt  | tail -n 1)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "test_str = test_str[0]"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "test_str"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "test_str"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!echo $test_str |  $KENLM_BUILD_PATH/bin/query lalka_tom_pierwszy_lm.arpa 2> /dev/null"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Zgodnie z dokumentacją polecenia query, format wyjściowy to dla każdego słowa:\n",
    "    \n",
    "word=vocab_id ngram_length log10(p(word|context))"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "A co jeśli trochę zmienimy początek zdania?"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "test2_str = \"Lubię placki i wcale by mnie nie zdziwiło, gdyby około grudnia wybuchła wojna.\""
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!echo $test2_str |  $KENLM_BUILD_PATH/bin/query lalka_tom_pierwszy_lm.arpa 2> /dev/null"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "A co jeśli trochę zmienimy wejście?"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## Trochę bardziej zaawansowane użycie "
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Pierwsza rzecz, która rzuca się w oczy: tokeny zawierają znaki interpunkcyjne. Użyjemy zatem popularnego tokenizera i detokenizera moses z https://github.com/moses-smt/mosesdecoder\n",
    "        \n",
    "https://github.com/moses-smt/mosesdecoder/tree/master/scripts/tokenizer"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### tokenizacja i lowercasing"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "TOKENIZER_SCRIPTS='/home/kuba/mosesdecoder/scripts/tokenizer'"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!echo $test_str"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!echo $test_str | $TOKENIZER_SCRIPTS/tokenizer.perl --language pl"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "W łatwy sposób można odzyskać tekst źródłowy:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!echo $test_str | $TOKENIZER_SCRIPTS/tokenizer.perl --language pl | $TOKENIZER_SCRIPTS/detokenizer.perl --language pl"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "W naszym przykładzie stworzymy model językowy lowercase. Można osobno wytrenować też truecaser (osobny model do przywracania wielkości liter), jeżeli jest taka potrzeba."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!echo $test_str | $TOKENIZER_SCRIPTS/tokenizer.perl --language pl | $TOKENIZER_SCRIPTS/lowercase.perl"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!cat  lalka-tom-pierwszy.txt | $TOKENIZER_SCRIPTS/tokenizer.perl --language pl | $TOKENIZER_SCRIPTS/lowercase.perl > lalka-tom-pierwszy-tokenized-lowercased.txt"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!cat  lalka-tom-drugi.txt | $TOKENIZER_SCRIPTS/tokenizer.perl --language pl | $TOKENIZER_SCRIPTS/lowercase.perl > lalka-tom-drugi-tokenized-lowercased.txt"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!$KENLM_BUILD_PATH/bin/lmplz -o 4 --prune 1 1 1 1  < lalka-tom-pierwszy-tokenized-lowercased.txt > lalka_tom_pierwszy_lm.arpa"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "test_str=!(head -n 17 lalka-tom-drugi-tokenized-lowercased.txt  | tail -n 1)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "test_str=test_str[0]"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "test_str"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### model binarny\n",
    "\n",
    "Konwertując model do postaci binarnej, inferencja będzie szybsza"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!$KENLM_BUILD_PATH/bin/build_binary   lalka_tom_pierwszy_lm.arpa lalka_tom_pierwszy_lm.binary"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!echo $test_str |  $KENLM_BUILD_PATH/bin/query lalka_tom_pierwszy_lm.binary"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### sprawdzanie dokumentacji\n",
    "\n",
    "Najłatwiej sprawdzić wywołując bezpośrednio komendę"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!$KENLM_BUILD_PATH/bin/lmplz "
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### wrapper pythonowy\n"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "!pip install https://github.com/kpu/kenlm/archive/master.zip"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "import kenlm\n",
    "model = kenlm.Model('lalka_tom_pierwszy_lm.binary')\n",
    "print(model.score(test_str, bos = True, eos = True))"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "for i in model.full_scores(test_str):\n",
    "    print(i)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Zadanie \n",
    "\n",
    "Stworzyć model językowy za pomocą gotowej biblioteki (KENLM lub inna)\n",
    "\n",
    "Warunki zaliczenia:\n",
    "- wynik widoczny na platformie zarówno dla dev i dla test\n",
    "- wynik dla dev i test lepszy (niższy) niż 1024.00 (liczone przy pomocy geval)\n",
    "- deadline do końca dnia 17.04\n",
    "- commitując rozwiązanie proszę również umieścić rozwiązanie w pliku /run.py  (czyli na szczycie katalogu). Można przekonwertować jupyter do pliku python przez File → Download as → Python. Rozwiązanie nie musi być w pythonie, może być w innym języku.\n",
    "- zadania wykonujemy samodzielnie\n",
    "- w nazwie commita podaj nr indeksu\n",
    "- w tagach podaj kenlm!\n",
    "- uwaga na specjalne znaki \\\\n w pliku 'in.tsv' oraz pierwsze kolumny pliku in.tsv (które należy usunąć)\n",
    "\n",
    "\n",
    "Punktacja:\n",
    "- podstawa: 40 punktów\n",
    "- 50 punktów z najlepszy wynik z 2 grup\n",
    "- 20 punktów za znalezienie się w pierwszej połowie, ale poza najlepszym wynikiem"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": []
  }
 ],
 "metadata": {
  "author": "Jakub Pokrywka",
  "email": "kubapok@wmi.amu.edu.pl",
  "kernelspec": {
   "display_name": "Python 3",
   "language": "python",
   "name": "python3"
  },
  "lang": "pl",
  "language_info": {
   "codemirror_mode": {
    "name": "ipython",
    "version": 3
   },
   "file_extension": ".py",
   "mimetype": "text/x-python",
   "name": "python",
   "nbconvert_exporter": "python",
   "pygments_lexer": "ipython3",
   "version": "3.8.3"
  },
  "subtitle": "0.Informacje na temat przedmiotu[ćwiczenia]",
  "title": "Ekstrakcja informacji",
  "year": "2021"
 },
 "nbformat": 4,
 "nbformat_minor": 4
}