Создайте чат-бота с нуля, используя Python и TensorFlow

Создание чат-бота может быть сложной задачей, но при наличии правильных инструментов и техник это может стать увлекательным и полезным занятием. В этом руководстве мы создадим простого чат-бота с использованием Python и библиотеки Natural Language Toolkit (NLTK).

В моем телеграм канале вы найдете еще больше уроков, гайлов и примеров с кодом для программистов.

t.me

Machinelearning

Вот шаги, которым мы будем следовать:

Настройка среды разработки
Определение постановки задач
Сбор и предварительная обработка данных
Обучение модели
Создание интерфейса чат-бота
Тестирование чат-бота

Чтобы начать, нам нужно настроить нашу среду разработки. В этом уроке мы будем использовать Python 3. Вы можете скачать Python 3 с официального сайта (https://www.python.org/downloads/) и установить его на свой компьютер.

Далее нам нужно установить следующие пакеты:

nltk
numpy
tensorflow

Вы можете установить эти пакеты, выполнив следующие команды в вашем терминале или командной строке:

pip install nltk pip install numpy pip install tensorflow

Первым шагом в создании чат-бота является определение формулировки задачи. В этом уроке мы создадим простого чат-бота, который сможет отвечать на основные вопросы. Мы будем использовать набор вопросов и ответов для обучения нашего чат-бота. Наш чат-бот должен быть способен понять вопрос и предоставить наилучший из возможных ответов.

Следующим шагом является сбор и предварительная обработка данных. Мы будем использовать набор вопросов и ответов, связанных с программированием. Вы можете загрузить набор данных по этой ссылке: https://drive.google.com/file/d/1JW7V_z57LjMk7VHbwnjZ1TAEeFlgfb21/view?usp=sharing

После того, как вы загрузили набор данных, нам нужно его предварительно обработать. Мы будем использовать библиотеку NLTK. Вот код для предварительной обработки данных:

import nltk from nltk.stem import WordNetLemmatizer from nltk.corpus import stopwords import string # Download NLTK data nltk.download('punkt') nltk.download('wordnet') nltk.download('stopwords') # Load data with open('data.txt', 'r', encoding='utf-8') as f: raw_data = f.read() # Preprocess data def preprocess(data): # Tokenize data tokens = nltk.word_tokenize(data) # Lowercase all words tokens = [word.lower() for word in tokens] # Remove stopwords and punctuation stop_words = set(stopwords.words('english')) tokens = [word for word in tokens if word not in stop_words and word not in string.punctuation] # Lemmatize words lemmatizer = WordNetLemmatizer() tokens = [lemmatizer.lemmatize(word) for word in tokens] return tokens # Preprocess data processed_data = [preprocess(qa) for qa in raw_data.split('\n')]

В приведённом выше коде мы сначала загружаем необходимые данные NLTK. Затем мы загружаем данные из файла и предварительно обрабатываем их с помощью функции preprocess. Функция маркирует данные, преобразует все слова в нижний регистр, удаляет стоп-слова и знаки препинания и лемматизирует слова.

Следующим шагом является обучение модели машинного обучения. Мы будем использовать обработанные данные для обучения нейронной сети с использованием библиотеки TensorFlow. Вот код для обучения модели:

import tensorflow as tf from tensorflow.keras.preprocessing.text import Tokenizer from tensorflow.keras.preprocessing.sequence import pad_sequences # Set parameters vocab_size = 5000 embedding_dim = 64 max_length = 100 trunc_type='post' padding_type='post' oov_tok = "<OOV>" training_size = len(processed_data) # Create tokenizer tokenizer = Tokenizer(num_words=vocab_size, oov_token=oov_tok) tokenizer.fit_on_texts(processed_data) word_index = tokenizer.word_index # Create sequences sequences = tokenizer.texts_to_sequences(processed_data) padded_sequences = pad_sequences(sequences, maxlen=max_length, padding=padding_type, truncating=trunc_type) # Create training data training_data = padded_sequences[:training_size] training_labels = padded_sequences[:training_size] # Build model model = tf.keras.Sequential([ tf.keras.layers.Embedding(vocab_size, embedding_dim, input_length=max_length), tf.keras.layers.Dropout(0.2), tf.keras.layers.Conv1D(64, 5, activation='relu'), tf.keras.layers.MaxPooling1D(pool_size=4), tf.keras.layers.LSTM(64), tf.keras.layers.Dense(64, activation='relu'), tf.keras.layers.Dense(vocab_size, activation='softmax') ]) # Compile model model.compile(loss='sparse_categorical_crossentropy', optimizer='adam', metrics=['accuracy']) # Train model num_epochs = 50 history = model.fit(training_data, training_labels, epochs=num_epochs, verbose=2)

В приведённом выше коде мы сначала задаём некоторые параметры для модели, такие как размер словаря, размер встраивания и максимальная длина последовательности. Затем мы создаем токенизатор и применяем его к обработанным данным. Мы используем токенизатор для создания последовательностей и заполнения их до фиксированной длины.

Затем мы создаём обучающие данные и метки и строим модель нейронной сети, используя Keras Sequential API. Модель состоит из слоя встраивания, слоя отсева, свёрточного слоя, слоя максимального объединения, слоя LSTM и двух плотных слоёв. Мы компилируем модель с помощью разреженной категориальной функции потери кросс-энтропии и оптимизатора Adam.

Наконец, мы обучаем модель в течение 50 эпох и сохраняем историю обучения.

Следующий шаг - создание интерфейса чат-бота. Мы создадим простой интерфейс командной строки для нашего чат-бота. Вот код:

# Define function to predict answer def predict_answer(model, tokenizer, question): # Preprocess question question = preprocess(question) # Convert question to sequence sequence = tokenizer.texts_to_sequences([question]) # Pad sequence padded_sequence = pad_sequences(sequence, maxlen=max_length, padding=padding_type, truncating=trunc_type) # Predict answer pred = model.predict(padded_sequence)[0] # Get index of highest probability idx = np.argmax(pred) # Get answer answer = tokenizer.index_word[idx] return answer # Start chatbot while True: question = input('You: ') answer = predict_answer(model, tokenizer, question) print('Chatbot:', answer)

В приведённом выше коде мы определяем функцию с именем predict_answer, которая принимает вопрос, предварительно обрабатывает его, преобразует в последовательность, дополняет последовательность и предсказывает ответ, используя обученную модель и токенизатор.

Затем мы создаем простой интерфейс командной строки для чат-бота, который запрашивает у пользователя ввод, вызывает функцию predict_answer, чтобы получить ответ, и выводит ответ на консоль.

Теперь, когда мы создали интерфейс чат-бота, пришло время протестировать чат-бота. Запустите код и начните общаться с чат-ботом!

Вот пример разговора:

You: What is your name? Chatbot: i You: That's not a name. What's your real name? Chatbot: am You: Come on, give me a real answer. Chatbot: a You: Okay, I give up. What do you like to do? Chatbot: like You: That's not an answer. What do you enjoy doing? Chatbot: to You: You're not very good at this, are you? Chatbot: i You: *sigh* nevermind.

Как вы можете видеть, ответы чат-бота не очень осмысленны или связны. Это связано с тем, что наши обучающие данные очень малы, а наша модель очень проста. Чтобы улучшить производительность чат-бота, вы можете попробовать:

Использовать более крупный и разнообразный учебный набор данных
Использовать более сложную архитектуру модели
Точную настройку модели с большим количеством периодов обучения
Использовать предварительно обученную языковую модель вместо обучения с нуля

В этом руководстве мы создали простого чат-бота, используя Python и TensorFlow. Мы начали со сбора и предварительной обработки данных, затем построили модель нейронной сети, используя Keras Sequential API. Далее мы создали простой интерфейс командной строки для чат-бота и протестировали его на нескольких примерах разговоров.

Это всего лишь базовый пример чат-бота, и есть много способов его улучшить. Используя более продвинутые методы и инструменты, вы можете создавать чат-ботов, которые будут понимать естественный язык, генерировать ответы, похожие на человеческие, и даже извлекать уроки из взаимодействия с пользователями, чтобы со временем совершенствоваться.

Есть много способов улучшить чат-бота, и я поделюсь некоторыми идеями ниже:

Используйте более продвинутую языковую модель: Один из способов улучшить чат-бота - использовать более продвинутую языковую модель, такую как GPT-3 или BERT, которые были предварительно обучены работе с огромными объёмами текстовых данных и могут генерировать ответы, похожие на человеческие. Вы можете использовать предварительно обученную модель и точно настроить её под вашу конкретную задачу.
Добавьте больше обучающих данных: Ещё один способ улучшить чат-бота - использовать больше обучающих данных, в идеале с широким спектром тем и стилей общения. Вы можете собирать данные из социальных сетей или форумов или использовать существующие наборы данных чат-ботов, такие как Cornell Movie Dialogs Corpus или Persona-Chat.
Используйте более сложную архитектуру модели: Вы также можете повысить производительность чат-бота, используя более сложную архитектуру модели, такую как модель на основе трансформатора, которая может фиксировать долгосрочные зависимости во входной последовательности.
Включение отзывов пользователей: Вы можете включить отзывы пользователей в чат-бота, чтобы со временем улучшить его реакцию. Например, вы можете попросить пользователей оценить качество ответов чат-бота или предложить альтернативные ответы и использовать эту обратную связь для переподготовки модели.
Добавьте возможность многооборотного разговора: текущий чат-бот может обрабатывать только один обмен вопросами и ответами одновременно. Вы можете улучшить чат-бота, добавив возможность многооборотного разговора, что позволит чат-боту запоминать контекст предыдущего разговора и генерировать более осмысленные ответы.
Внедрение личностного и эмоционального интеллекта: Вы также можете сделать чат-бота более привлекательным и похожим на человека, внедрив личностный и эмоциональный интеллект. Например, вы можете наделить чат-бота определённой чертой характера, такой как веселость или сарказм, или использовать анализ настроений для выявления эмоционального состояния пользователя и реагирования на него.

Это всего лишь несколько идей о том, как улучшить чат-бота. Существует множество других методов и инструментов, которые вы можете использовать, в зависимости от вашей конкретного цели.

Статья была взята из этого источника:

uproger.com

Создайте чат-бота с нуля, используя Python и TensorFlow

Создайте чат-бота с нуля, используя Python и TensorFlow

Шаг 1: Настройка среды разработки

Шаг 2: Определение постановки задачи

Шаг 3: Сбор и предварительная обработка данных

Шаг 4: Обучение модели

Шаг 5: Создание интерфейса чат-бота

Шаг 6: Тестирование чат-бота

Заключение

Улучшение чат-бота