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mindspore-ai/zidongtaichu

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OPT

项目介绍

OPT(Omni-Perception Pre-Trainer)是全场景感知预训练模型的简称,是中科院自动化和华为在探索通用人工智能道路上的重要成果,并在2021年9月发布了全球首个图文音三模态千亿大模型,中文名字叫紫东.太初,本仓是紫东.太初十亿参数级别代码,软硬件采用全国产华为昇腾全栈,包含预训练模型及多个下游任务模型。多模态模型可从不同模态(语音、图片、文字等)的数据中训练学习,从而完成许多应用广泛的AI任务,紫东.太初的发布将改变当前单一模型对应单一任务的人工智能研发范式,实现三模态图文音的统一语义表达,在多模态内容的理解、搜索、推荐和问答,语音识别和合成,人机交互和无人驾驶等商业应用中具有潜力巨大的市场价值。

模型架构

紫东太初的模型架构由特征提取模型、三个单模态编码器、一个跨模态编码器和两个跨模态解码器组成,并提出了三个级别的预训练任务:(1)Token级建模;(2) 模态级建模;(3) 样本级建模,详细内容可阅读论文了解,模型主体架构图如下:

输入图片说明

环境安装

  1. 安装CANN 5.0.4
    前往昇腾社区下载安装包:
    https://www.hiascend.com/software/cann/commercial
    以arm + 欧拉的系统配置为例( x86的系统请选择x86的包 )
    安装驱动:
    ./A800-9000-npu-driver_21.0.4_linux-aarch64.run --full
    安装固件:
    ./A800-9000-npu-firmware_1.80.22.2.220.run --full
    安装cann-toolkit包:
    ./Ascend-cann-toolkit_5.0.4_linux-aarch64.run --full

  2. 安装MindSpore 1.6.1版本
    前往MindSpore官网,按照教程安装对应版本即可,当前为1.6.1,链接如下:
    https://www.mindspore.cn/install

  3. 安装requirements依赖
    pip install -r requirements.txt

代码结构

├── config #配置文件
│  ├── caption #caption任务的配置文件
│  │  ├── cross_modal_encoder_base.json
│  │  └── ft_cap_base.json
│  └── ... #同上
├── image #代码仓图片
│  ├── frameworkimage.png
│  └── image_caption.png
├── scripts #预训练模型及下游任务训练/测试启动脚本
│  ├── pretrain.sh
│  ├── test_caption.sh
│  ├── test_retrieval.sh
│  ├── train_caption.sh
│  └── train_retrieval.sh
├── src #核心代码
│  ├── config #配置文件
│  ├── data #数据加载
│  ├── fastspeech2_mindspore #语音生成
│  ├── mae_mindspore #MAE代码
│  ├── model_mindspore #模型核心代码
│  ├── vqvae_mindspore #vqvae代码
│  ├── scripts #下游任务启动入口脚本
│  └── tools #工具
├── requirements.txt
├── LICENSE
├── OWNERS
└── README.md

下游任务

  • 1. 文本生成(Image Caption)

    任务简介:
    Image Caption 顾名思义,即让算法根据输入的一幅图自动生成对应的描述性的文字,是图像理解中非常重要的基础任务。 输入图片说明

    数据集介绍:该数据集是COCO Caption的数据集,自动化所将标签从英文翻译为中文,该数据集的训练集包括11.3万张图像,每张图像有5条描述的中文标签,测试集有5千张图像,每张图像1条描述的中文标签。

    数据集下载:
    百度云盘链接:https://pan.baidu.com/s/1ECN5JXlRPQsBS8O763Y8pA
    提取码:84me
    解压至dataset/caption/路径下

    coco图片下载
    http://images.cocodataset.org/zips/train2014.zip
    http://images.cocodataset.org/zips/val2014.zip
    解压至dataset/caption/img/mscoco/路径下

    预训练模型下载:
    https://opt-release.obs.cn-central-221.ovaijisuan.com:443/model/OPT_1-38_136.ckpt
    下载至model/caption/路径下

    启动训练:
    单卡:
    bash scripts/train_caption.sh
    多卡:
    bash scripts/train_caption_parallel.sh [DEVICE_NUM] [VISIABLE_DEVICES(0,1,2,3,4,5,6,7)] [RANK_TABLE_FILE] (各项参数说明参考Mindspore官方文档)

    启动测试(需安装java1.8.0):
    bash scripts/test_caption.sh

    启动推理:
    bash scripts/inference_caption.sh
    支持对单目录或列表的推理,需要修改脚本中的inference_dir和inference_list参数。
    若存在inference_list则会读取list中的每项文件进行推理(文件目录为inference_dir拼接list中的文件名);
    若inference_list为空则遍历inference_dir中的每个文件执行推理。

    模型导出:
    python src/scripts/export_caption.py --ckpt_file="***.ckpt"
    默认导出格式为MindIR,可通过file_format进行修改(目前由于框架限制,紫东太初模型仅支持导出MindIR)。

    效果展示:

  • 2. 视觉问答(Visual Question Answer, VQA)

    任务简介:
    视觉问答是给定一幅图片和一个相关的问题,算法输出相应的答案,是多模态理解中的基础任务之一。

    数据集介绍:
    该数据集是百度发布的中文VQA数据集Are You Talking to a Machine? Dataset and Methods for Multilingual Image Question Answering,图片来自于COCO,每张图片对应一到两个问题。

    数据集下载:

    VQA数据集
    http://research.baidu.com/Public/uploads/5ac9e10bdd572.gz
    下载后将文件解压并重命名为FM-IQA.json,移动至dataset/vqa/txt/路径下

    coco图片
    http://images.cocodataset.org/zips/train2014.zip
    http://images.cocodataset.org/zips/val2014.zip
    解压至dataset/vqa/img/mscoco/路径下

    词表
    链接:https://pan.baidu.com/s/14FrOW7LMAwwDK5gfDS1BeA 提取码:j50u
    下载后运行python src/tools/vqa/prepare_vqa_tokens.py 提取vqa问题和答案的token,将得到的文件放到dataset/vqa/路径下

    预训练模型下载:
    https://opt-release.obs.cn-central-221.ovaijisuan.com:443/model/OPT_1-38_136.ckpt
    下载至model/vqa/路径下

    启动训练:
    单卡:
    bash scripts/train_vqa.sh
    多卡:
    bash scripts/train_vqa_parallel.sh [DEVICE_NUM] [VISIABLE_DEVICES(0,1,2,3,4,5,6,7)] [RANK_TABLE_FILE] (各项参数说明参考Mindspore官方文档)

    启动测试(需安装java1.8.0):
    bash scripts/test_vqa.sh

    效果展示:

  • 3. 跨模态检索(Cross-modal Retrieval) 任务简介:
    跨模态检索是在不同模态之间进行数据的检索。
    例如输入图片,在文本库中挑选出与图片内容最匹配的描述;输入描述,在图片库中挑出与这句描述内容最符合的图片。 输入图片说明

    数据集介绍:该数据集是COCO Caption的数据集,自动化所将标签从英文翻译为中文,该数据集的训练集包括12万张图像,每张图像有5条描述的中文标签, 选取了150图文对进行检索性能的测试。

    数据集下载:
    链接:https://pan.baidu.com/s/1lArnJlPfkahcn5IZlgwJvQ 提取码:fdc8
    解压至dataset/retrieval/路径下

    预训练模型下载:
    https://opt-release.obs.cn-central-221.ovaijisuan.com:443/model/OPT_1-38_136.ckpt
    下载至model/retrieval/路径下

    启动训练(默认配置使用8卡训练):
    bash scripts/train_retrieval_parallel.sh 8 0,1,2,3,4,5,6,7 [RANK_TABLE_FILE] (各项参数说明参考Mindspore官方文档)

    启动测试(将eval_retrieval.sh中的ckpt模型路径更换成自己训练的):
    bash scripts/eval_retrieval.sh

    评估结果:

     |  输入尺寸 | IR @1  | IR @5  | IR @10 | TR @1  | TR @5  | TR @10 |
     |----------|--------|--------|--------|--------|--------|--------|
     |   448    |    70  |   96   |  98.7  |  64.67 | 93.33  |  98    |
    
  • 4. 语音合成(Text To Speech)

    任务简介:
    语音合成是输入文本输出语音。

    数据集介绍:该数据集是AISHELL3的数据集。AISHELL-3的语音时长为85小时88035句,可做为多说话人合成系统。录制过程在安静室内环境中,使用高保真麦克风(44.1kHz,16bit)。218名来自中国不同口音区域的发言人参与录制。专业语音校对人员进行拼音和韵律标注,并通过严格质量检验,此数据库音字确率在98%以上。

    数据集下载:
    链接:https://pan.baidu.com/s/1dt04CmP5v_EL_dUq8S8SVA 提取码:o8ja
    解压至dataset/speech/路径下

    启动训练:
    bash scripts/train_speech.sh

    启动测试(test_speech.sh中的ckpt模型路径更换成自己训练的):
    bash scripts/test_speech.sh

模型创新

  • 全球首个多模态图文音预训练大模型

  • 多层次多任务自监督学习

  • 弱关联多模态数据语义统一表达

  • 兼顾任务感知和推理增强的中文预训练模型

  • 多粒度学习与注意力指导的视觉预训练模型

  • 基于自监督预训练的多任务语音建模技术

应用价值

输入图片说明

引用说明

如果你使用了该项目,请引用该论文,论文链接:https://arxiv.org/abs/2107.00249

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