File size: 16,360 Bytes
49b8205 | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 | """inference.py — Inferência com Temperatura, Top-K, Top-P e Penalidades.
Implementa as técnicas descritas em dados.txt (seção sobre geração avançada):
1. Temperatura: ajusta entropia das previsões
2. Top-K: filtra os K tokens mais prováveis
3. Top-P (Nucleus Sampling): limite dinâmico por probabilidade acumulada
4. Presence Penalty: pune se já apareceu
5. Frequency Penalty: pune proporcionalmente à frequência
VERSÃO 2.0:
- Usa GeneratorCNNBiGRU (quando disponível) para geração autoregressiva REAL
- Integra ContextWindowManager para sequências longas (sliding window)
- Fallback para MultimodalCNNBiGRU.lm_head quando generator não disponível
- PPL evaluation correta usando GeneratorCNNBiGRU (não single-step broadcast)
"""
from __future__ import annotations
import logging
import math
from typing import Any, Dict, List, Optional, Tuple
import torch
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F
from ..models.context_window import ContextWindowManager, ContextWindowConfig
from ..models.generator_verifier import GeneratorCNNBiGRU
from ..models.multimodal_model import MultimodalCNNBiGRU
logger = logging.getLogger(__name__)
# ============================================================================
# Aplicar penalidades, temperatura, top-k, top-p
# ============================================================================
def apply_sampling_filters(
logits: torch.Tensor,
token_counts: Dict[int, int],
temperature: float,
top_k: int,
top_p: float,
presence_penalty: float,
frequency_penalty: float,
) -> Tuple[torch.Tensor, Dict[str, int]]:
"""Aplica presença/frequência penalidades + temperatura + top-k + top-p.
Args:
logits: [B, V] (será modificado in-place via clone)
token_counts: dict {token_id: count} para penalidades
temperature: ajusta entropia (0 = greedy)
top_k: filtra K mais prováveis
top_p: limite de probabilidade acumulada
presence_penalty: pune token se já apareceu
frequency_penalty: pune proporcionalmente à frequência
Returns:
(filtered_logits, metrics_dict)
"""
metrics = {
"tokens_after_topk": 0,
"tokens_after_topp": 0,
}
logits = logits.clone()
# Penalidades de repetição (direct logit modification)
if presence_penalty != 0.0 or frequency_penalty != 0.0:
for tok_id, count in token_counts.items():
if 0 <= tok_id < logits.size(-1):
logits[:, tok_id] -= (presence_penalty + count * frequency_penalty)
# Temperatura
if temperature > 0.0:
logits = logits / temperature
# Se temperature == 0, chamador deve usar greedy (argmax)
# Top-K
if top_k > 0 and top_k < logits.size(-1):
k = min(top_k, logits.size(-1))
top_vals, _ = torch.topk(logits, k, dim=-1)
thresh = top_vals[:, -1:]
logits[logits < thresh] = float("-inf")
metrics["tokens_after_topk"] = k
# Top-P (Nucleus Sampling)
if top_p < 1.0:
sorted_logits, sorted_idx = torch.sort(logits, descending=True, dim=-1)
sorted_probs = F.softmax(sorted_logits, dim=-1)
cum_probs = torch.cumsum(sorted_probs, dim=-1)
# Remove tokens cuja probabilidade acumulada ultrapassa top_p
# (mantém o primeiro token mesmo se já ultrapassar)
remove = cum_probs > top_p
remove[:, 1:] = remove[:, :-1].clone()
remove[:, 0] = False
indices_to_remove = remove.scatter(1, sorted_idx, remove)
logits[indices_to_remove] = float("-inf")
metrics["tokens_after_topp"] = int((~indices_to_remove[0]).sum().item())
return logits, metrics
# ============================================================================
# Geração Autoregressiva (V2.0 — CORRIGIDA)
# ============================================================================
@torch.no_grad()
def generate_with_sampling(
model: nn.Module,
tokenizer,
prompt_a: str,
prompt_b: str = "",
images: Optional[torch.Tensor] = None,
audios: Optional[torch.Tensor] = None,
max_new_tokens: int = 32,
temperature: float = 0.7,
top_k: int = 40,
top_p: float = 0.9,
presence_penalty: float = 0.3,
frequency_penalty: float = 0.3,
device: str = "cpu",
generator: Optional[GeneratorCNNBiGRU] = None,
context_window: Optional[ContextWindowManager] = None,
) -> Dict[str, Any]:
"""Gera texto com amostragem avançada.
VERSÃO 2.0:
- Se `generator` (GeneratorCNNBiGRU) for fornecido, usa geração
autoregressiva REAL com o decoder GRU + Bahdanau attention.
- Caso contrário, fallback para MultimodalCNNBiGRU em modo "generate"
(single-step — NÃO é autoregressivo real, apenas para testes).
- Se `context_window` for fornecido, aplica sliding window para
suportar sequências longas (> max_seq_len do modelo).
Args:
model: MultimodalCNNBiGRU
tokenizer: BBPETokenizer
prompt_a, prompt_b: textos de entrada
images, audios: tensores opcionais
max_new_tokens: máximo de tokens a gerar
temperature: ajusta entropia (0 = greedy)
top_k: filtra K mais prováveis
top_p: limite de probabilidade acumulada
presence_penalty: pune token se já apareceu
frequency_penalty: pune proporcionalmente à frequência
device: dispositivo de computação
generator: GeneratorCNNBiGRU opcional (recomendado para geração real)
context_window: gerenciador de janela de contexto opcional
Returns:
dict com:
text: texto gerado
token_ids: lista de IDs gerados
metrics: dicionário de métricas
used_generator: bool indicando se usou generator real
"""
model.eval()
if generator is not None:
generator.eval()
# Tokeniza prompts
ids_a = tokenizer.encode(prompt_a, add_special=True)
ids_b = tokenizer.encode(prompt_b, add_special=True) if prompt_b else [tokenizer.pad_id] * len(ids_a)
# Pad para mesmo comprimento
max_len = max(len(ids_a), len(ids_b), 8)
pad_id = tokenizer.pad_id
ids_a = ids_a + [pad_id] * (max_len - len(ids_a))
ids_b = ids_b + [pad_id] * (max_len - len(ids_b))
input_a = torch.tensor([ids_a], dtype=torch.long, device=device)
input_b = torch.tensor([ids_b], dtype=torch.long, device=device)
# Prepara imagens/áudios
if images is not None:
images = images.unsqueeze(0).to(device) if images.dim() == 3 else images.to(device)
if audios is not None:
audios = audios.unsqueeze(0).to(device) if audios.dim() == 3 else audios.to(device)
# Histórico de contagem para penalidades
token_counts: Dict[int, int] = {}
generated_ids: List[int] = []
eos_id = tokenizer.eos_id
bos_id = tokenizer.bos_id
metrics = {
"steps": 0,
"fallback_to_greedy": 0,
"tokens_after_topk": 0,
"tokens_after_topp": 0,
"used_generator": generator is not None,
}
# Inicializar context window se fornecido
# IMPORTANTE: o context_window é usado APENAS para truncar a janela de input
# (não para cache KV — o generator faz seu próprio forward a cada step).
# Para evitar misturar o histórico de input_a e input_b, usamos
# truncamento simples em vez de context_window.append_tokens (que acumula).
max_seq = 64 # janela máxima padrão
if context_window is not None:
try:
max_seq = context_window.config.max_window
except AttributeError:
pass
# Escolha do modo de geração
use_generator = generator is not None
for step in range(max_new_tokens):
metrics["steps"] += 1
# Truncar input para max_seq (janela deslizante simples)
input_a = input_a[:, -max_seq:]
input_b = input_b[:, -max_seq:]
# --- Forward ---
try:
if use_generator:
# GERAÇÃO AUTOREGRESSIVA REAL via GeneratorCNNBiGRU
# O generator tem decoder GRU + Bahdanau attention
# Passamos target_proof=None para que ele gere livremente
# mas limitamos max_len ao tamanho atual + 1
gen_out = generator(
input_a, input_b,
target_proof=None,
bos_id=bos_id,
eos_id=eos_id,
max_len=1, # gera 1 token por vez
)
logits = gen_out["logits"] # [B, 1, V]
logits = logits[:, -1, :] # [1, V]
else:
# FALLBACK: MultimodalCNNBiGRU em modo "generate" (single-step)
out = model(
input_a, input_b,
images=images, audios=audios,
mode="generate",
)
logits = out["logits"] # [B, V] ou [B, T, V]
if logits.dim() == 3:
logits = logits[:, -1, :]
logits = logits.clone() # [1, V]
except Exception as e:
logger.warning(f"Forward falhou no step {step}: {e}")
break
# --- Greedy (temperature == 0) ---
if temperature <= 0.0:
next_token = torch.argmax(logits, dim=-1, keepdim=True)
tok_id = next_token.item()
if tok_id == eos_id:
break
generated_ids.append(tok_id)
token_counts[tok_id] = token_counts.get(tok_id, 0) + 1
metrics["fallback_to_greedy"] += 1
# Anexa ao input (trunca para max_seq)
input_a = torch.cat([input_a, next_token], dim=1)[:, -max_seq:]
input_b = torch.cat([input_b, next_token], dim=1)[:, -max_seq:]
continue
# --- Aplicar filtros de sampling ---
logits, filter_metrics = apply_sampling_filters(
logits, token_counts,
temperature=temperature,
top_k=top_k,
top_p=top_p,
presence_penalty=presence_penalty,
frequency_penalty=frequency_penalty,
)
metrics["tokens_after_topk"] = filter_metrics["tokens_after_topk"]
metrics["tokens_after_topp"] = filter_metrics["tokens_after_topp"]
# --- Amostragem Multinomial ---
# Substituir -inf por um valor muito baixo (evita NaN em softmax)
logits = torch.where(torch.isinf(logits), torch.full_like(logits, -1e9), logits)
probs = F.softmax(logits, dim=-1)
# Lidar com probs NaN (todas -inf)
if torch.isnan(probs).any() or probs.sum() == 0:
logger.warning(f"NaN/zero probs no step {step}; usando argmax")
next_token = torch.argmax(logits, dim=-1, keepdim=True)
else:
try:
next_token = torch.multinomial(probs, num_samples=1)
except Exception as e:
logger.warning(f"Multinomial falhou: {e}; usando argmax")
next_token = torch.argmax(probs, dim=-1, keepdim=True)
tok_id = next_token.item()
if tok_id == eos_id:
break
generated_ids.append(tok_id)
token_counts[tok_id] = token_counts.get(tok_id, 0) + 1
# Anexa ao input (trunca para max_seq)
input_a = torch.cat([input_a, next_token], dim=1)[:, -max_seq:]
input_b = torch.cat([input_b, next_token], dim=1)[:, -max_seq:]
# Decodifica
text = tokenizer.decode(generated_ids, skip_special=True)
return {
"text": text,
"token_ids": generated_ids,
"metrics": metrics,
"used_generator": use_generator,
}
# ============================================================================
# Avaliação de Perplexidade (V2.0 — CORRIGIDA)
# ============================================================================
@torch.no_grad()
def evaluate_perplexity(
model: nn.Module,
dataloader,
tokenizer,
device: str = "cpu",
max_batches: int = 10,
generator: Optional[GeneratorCNNBiGRU] = None,
) -> Dict[str, float]:
"""Avalia perplexidade do modelo em um dataloader.
PPL = exp(loss_media)
VERSÃO 2.0:
- Se `generator` for fornecido, usa o generator com teacher forcing
para gerar logits autoregressivos REAIS por timestep.
- Caso contrário, faz fallback para MultimodalCNNBiGRU (single-step
broadcast — métrica aproximada).
"""
model.eval()
if generator is not None:
generator.eval()
total_loss = 0.0
total_tokens = 0
pad_id = tokenizer.pad_id
bos_id = tokenizer.bos_id
eos_id = tokenizer.eos_id
n_batches = 0
for batch_idx, batch in enumerate(dataloader):
if batch_idx >= max_batches:
break
input_ids_a = batch["input_ids_a"].to(device)
input_ids_b = batch["input_ids_b"].to(device)
attn_mask_a = batch["attn_mask_a"].to(device)
attn_mask_b = batch["attn_mask_b"].to(device)
try:
if generator is not None:
# USAR GENERATOR: geração autoregressiva com teacher forcing
# target_proof = input_ids_b → logits por timestep
gen_out = generator(
input_ids_a, input_ids_b,
target_proof=input_ids_b, # teacher forcing
bos_id=bos_id,
eos_id=eos_id,
)
logits = gen_out["logits"] # [B, T, V]
else:
# FALLBACK: single-step broadcast (NÃO É autoregressivo real)
# Apenas para compatibilidade
images = batch.get("images")
audios = batch.get("audios")
if images is not None:
images = images.to(device)
if audios is not None:
audios = audios.to(device)
out = model(
input_ids_a, input_ids_b,
images=images, audios=audios,
attn_mask_a=attn_mask_a, attn_mask_b=attn_mask_b,
mode="generate",
)
# out["logits"] é [B, V] (single-step) → expandir para [B, T, V]
B = out["logits"].size(0)
T = input_ids_b.size(1)
V = out["logits"].size(-1)
logits = out["logits"].unsqueeze(1).expand(-1, T, -1)
# Calcular loss por token
B, T, V = logits.shape
loss = F.cross_entropy(
logits.reshape(B * T, V),
input_ids_b.reshape(B * T),
ignore_index=pad_id,
reduction="sum",
)
n_tokens = (input_ids_b != pad_id).sum().item()
total_loss += loss.item()
total_tokens += n_tokens
n_batches += 1
except Exception as e:
logger.warning(f"PPL batch {batch_idx} falhou: {e}")
continue
if total_tokens == 0:
return {"loss": float("inf"), "ppl": float("inf"), "n_batches": 0}
avg_loss = total_loss / total_tokens
try:
ppl = math.exp(min(avg_loss, 20))
except OverflowError:
ppl = float("inf")
return {
"loss": avg_loss,
"ppl": ppl,
"n_batches": n_batches,
"used_generator": generator is not None,
}
# ============================================================================
# Helper: criar context window padrão
# ============================================================================
def make_default_context_window(
max_window: int = 256,
n_sink: int = 4,
embed_dim: int = 64,
n_heads: int = 4,
n_layers: int = 2,
device: str = "cpu",
) -> ContextWindowManager:
"""Factory para criar um ContextWindowManager com defaults sensatos."""
config = ContextWindowConfig(
max_window=max_window,
eviction_strategy="sink_sliding",
n_sink_tokens=n_sink,
embed_dim=embed_dim,
n_heads=n_heads,
n_layers=n_layers,
device=device,
)
return ContextWindowManager(config)
__all__ = [
"apply_sampling_filters",
"generate_with_sampling",
"evaluate_perplexity",
"make_default_context_window",
]
|