在机器阅读理解(MRC)任务中，我们会给定一个问题(Q)以及一个或多个段落(P)/文档(D)，然后利用机器在给定的段落中寻找正确答案(A)，即Q + P or D => A. 机器阅读理解(MRC)是自然语言处理(NLP)中的关键任务之一，需要机器对语言有深刻的理解才能找到正确的答案。
DuReader是一个大规模、面向真实应用、由人类生成的中文阅读理解数据集。DuReader聚焦于真实世界中的不限定领域的问答任务。相较于其他阅读理解数据集，DuReader的优势包括:
- 问题来自于真实的搜索日志
- 文章内容来自于真实网页
- 答案由人类生成
- 面向真实应用场景
- 标注更加丰富细致
更多关于DuReader数据集的详细信息可在DuReader官网找到。
同时推荐用户参考 IPython Notebook demo
DuReader基线系统利用PaddlePaddle深度学习框架，针对DuReader阅读理解数据集实现并升级了一个经典的阅读理解模型 —— BiDAF. 该基线系统相较于DuReader论文中的基线，效果上有了大幅提升(在DuReader2.0验证集、测试集的表现见下表)
| Model | Dev ROUGE-L | Test ROUGE-L |
|---|---|---|
| BiDAF (原始论文基线) | 39.29 | 45.90 |
| 本基线系统 | 47.68 | 54.66 |
经测试，基线系统可在以下环境正常运行
- 系统：CentOS 6.3, cuda 9.0, CuDNN 7.0
- python 2.7.13
- PaddlePaddle 1.3.1
关于PaddlePaddle框架的安装教程，详见PaddlePaddle官方网站。
克隆工具集代码库到本地
git clone https://github.com/PaddlePaddle/models.git
cd models/PaddleNLP/reading_comprehension/在本基线系统中，我们采用了Bleu以及Rouge-L指标作为模型的评估标准。这些指标的计算脚本位于coco-caption, 可以通过运行以下命令进行下载
cd utils && bash download_thirdparty.sh
为了方便开发者进行测试，我们提供了预处理(分词、计算answer span等)过后的DuReader 2.0数据集、训练好的模型参数以及词表。通过运行以下命令即可下载：
cd data && bash download.sh
此外，用户还可以利用paddlehub的方式下载模型参数，例如
hub download dureader_machine_reading-bidaf
我们采用了一种新的段落抽取策略以提升模型在DuReader 2.0数据集上的表现(策略内容详见src/UPDATES.md)。该段落抽取策略可通过运行以下命令执行:
sh run.sh --para_extraction
请注意，在运行上面命令之前，需要先下载预处之后的DuReader 2.0数据 (见”下载数据集以及模型“章节)。段落抽取得到的结果会存放在
data/extracted/文件夹中。
通过运行以下命令，开发者可以利用上面提供的模型在DuReader 2.0验证集进行评估：
sh run.sh --evaluate --load_dir ../data/saved_model --devset ../data/extracted/devset/zhidao.dev.json ../data/extracted/devset/search.dev.json
在评估结束后，程序会自动计算ROUGE-L指标并显示最终结果。
通过运行以下命令，开发者可以利用上面提供的模型在DuReader 2.0测试集进行预测：
sh run.sh --predict --load_dir ../data/saved_model --testset ../data/extracted/testset/zhidao.test.json ../data/extracted/testset/search.test.json
模型预测的答案将被保存在data/results文件夹中。
如果开发者希望重新训练模型参数，可以参考本章节步骤。
在模型训练开始之前，需要先运行以下命令来生成词表以及创建一些必要的文件夹，用于存放模型参数等：
sh run.sh --prepare --trainset ../data/extracted/trainset/zhidao.train.json ../data/extracted/trainset/search.train.json --devset ../data/extracted/devset/zhidao.dev.json ../data/extracted/devset/search.dev.json --testset ../data/extracted/testset/zhidao.test.json ../data/extracted/testset/search.test.json
建立好的词表会存放在data/vocab文件夹中。
然后运行下面的命令，即可开始训练:
sh run.sh --train --pass_num 5 --trainset ../data/extracted/trainset/zhidao.train.json ../data/extracted/trainset/search.train.json --devset ../data/extracted/devset/zhidao.dev.json ../data/extracted/devset/search.dev.json
以上参数配置会对模型进行5轮训练，并在每轮结束后利用验证集自动进行评估。每轮过后，程序会自动将模型参数保存到data/models文件夹当中，并以该轮的ID命名。
如果开发者需要改变模型训练时的超参数， 例如初始学习率、隐层维度等，可以通过指定以下参数来实现：
sh run.sh --train --pass_num 5 --learning_rate 0.00001 --hidden_size 100 --trainset ../data/extracted/trainset/zhidao.train.json ../data/extracted/trainset/search.train.json --devset ../data/extracted/devset/zhidao.dev.json ../data/extracted/devset/search.dev.json
更多参数配置可在paddle/args.py中找到。
当开发者通过调参、修改模型结构得到更好的结果后，可以将DuReader 2.0测试集的预测结果提交到官网来进行评测。在提交结果之前，请确保以下几点：
- 训练已经全部结束；
- 通过训练日志在
data/models文件夹中选择在验证集表现最佳的模型； - 通过上面章节描述的方法在测试集上进行预测，并得到完整结果。
阅读理解任务的输入包括：
- 一个问题Q (已分词)，例如：["明天"， "的", "天气", "怎么样", "？"]；
- 一个或多个段落P (已分词)，例如：[["今天", "的", "天气", "是", "多云", "转", "晴", "，", "温度", "适中", "。"], ["明天", "气温", "较为", "寒冷", "，", "请", "注意", "添加", "衣物", "。"]]。
模型输出包括：
- 段落P中每个词是答案起始位置的概率以及答案结束位置的概率 (boundary model)，例如：起始概率=[[0.01, 0.02, ...], [0.80, 0.10, ...]]，结束概率=[[0.01, 0.02, ...], [0.01, 0.01, ...]]，其中概率数组的维度和输入分词后的段落维度相同。
模型结构包括：
- 嵌入层 (embedding layer)：输入采用one-hot方式表示的词，得到词向量；
- 编码层 (encoding layer)：对词向量进行编码，融入上下文信息；
- 匹配层 (matching layer)：对问题Q和段落P之间进行匹配；
- 融合层 (fusion layer)：融合匹配后的结果；
- 预测层 (output layer)：预测得到起始、结束概率。
下图显示了原始的BiDAF模型结构。在本基线系统中，我们去掉了char级别的embedding，在预测层中使用了pointer network，并且参考了R-NET中的一些网络结构。
DuReader数据集中每个样本都包含若干文档(documents)，每个文档又包含若干段落(paragraphs)。有关数据的详细介绍可见官网、论文以及数据集中包含的说明文件，下面是一个来自训练集的样本示例
{
"documents": [
{
"is_selected": true,
"title": "板兰根冲剂_百度百科",
"most_related_para": 11,
"segmented_title": ["板兰根", "冲剂", "_", "百度百科"],
"segmented_paragraphs": [
["板兰根", "冲剂", "，", "药", "名", ":", ... ],
["【", "功效", "与", "主治", "】", ...],
...
],
"paragraphs": [
"板兰根冲剂，药名...",
"【功效与主治】...",
...
],
"bs_rank_pos": 0
},
{
"is_selected": true,
"title": "长期喝板蓝根颗粒有哪些好处和坏处",
"most_related_para": 0,
"segmented_title": ["长期", "喝", "板蓝根", "颗粒", "有", "哪些", "好处", "和", "坏处"],
"segmented_paragraphs": [
["板蓝根", "对", "感冒", "、", "流感","、", ...],
...
],
"paragraphs": [
"板蓝根对感冒、流感、流脑、...",
...
],
"bs_rank_pos": 1
},
...
],
"answer_spans": [[5, 28]],
"fake_answers": ["清热解毒、凉血;用于温热发热、发斑、风热感冒、咽喉肿烂、流行性乙型脑炎、肝炎、腮腺炎。"],
"question": "板蓝根颗粒的功效与作用",
"segmented_answers": [
["清热解毒", "、", "凉血", "；", "用于", "温", "热", "发热", ...],
["板蓝根", "的", "用途", "不仅", "是", "治疗", "感冒", ...],
...
],
"answers": [
"清热解毒、凉血；用于温热发热、发斑、风热感冒、咽喉肿烂、流行性乙型脑炎、肝炎、 腮腺炎 。",
"板蓝根的用途不仅是治疗感冒，板蓝根的功效与作用多，对多种细菌性、病毒性疾病都有较好的预防与治疗作用。",
...
],
"answer_docs": [0],
"segmented_question": ["板蓝根颗粒", "的", "功效", "与", "作用"],
"question_type": "DESCRIPTION",
"question_id": 91161,
"fact_or_opinion": "FACT",
"match_scores": [
0.9583333333333334
]
}
.
├── data # 包含数据、词表、模型 (需下载)
├── README.md # 本文档
├── src # 源码
└── utils # 包含评测脚本 (需下载)
开发者可以通过修改src/rc_model.py中的网络结构来组建自己的模型。
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