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Compartir modelos personalizados

La biblioteca 🤗 Transformers está diseñada para ser fácilmente ampliable. Cada modelo está completamente codificado sin abstracción en una subcarpeta determinada del repositorio, por lo que puedes copiar fácilmente un archivo del modelo y ajustarlo según tus necesidades.

Si estás escribiendo un modelo completamente nuevo, podría ser más fácil comenzar desde cero. En este tutorial, te mostraremos cómo escribir un modelo personalizado y su configuración para que pueda usarse dentro de Transformers, y cómo puedes compartirlo con la comunidad (con el código en el que se basa) para que cualquiera pueda usarlo, incluso si no está presente en la biblioteca 🤗 Transformers.

Ilustraremos todo esto con un modelo ResNet, envolviendo la clase ResNet de la biblioteca timm en un `PreTrainedModel`.

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Escribir una configuración personalizada

Antes de adentrarnos en el modelo, primero escribamos su configuración. La configuración de un modelo es un objeto que contendrá toda la información necesaria para construir el modelo. Como veremos en la siguiente sección, el modelo solo puede tomar un `config` para ser inicializado, por lo que realmente necesitamos que ese objeto esté lo más completo posible.

En nuestro ejemplo, tomaremos un par de argumentos de la clase ResNet que tal vez queramos modificar. Las diferentes configuraciones nos darán los diferentes tipos de ResNet que son posibles. Luego simplemente almacenamos esos argumentos después de verificar la validez de algunos de ellos.

    from transformers import PretrainedConfig
    from typing import List

    class ResnetConfig(PretrainedConfig):
        model_type = "resnet"

        def __init__(
            self,
            block_type="bottleneck",
            layers: List[int] = [3, 4, 6, 3],
            num_classes: int = 1000,
            input_channels: int = 3,
            cardinality: int = 1,
            base_width: int = 64,
            stem_width: int = 64,
            stem_type: str = "",
            avg_down: bool = False,
            **kwargs,
        ):
            if block_type not in ["basic", "bottleneck"]:
                raise ValueError(f"`block_type` must be 'basic' or bottleneck', got {block_type}.")
            if stem_type not in ["", "deep", "deep-tiered"]:
                raise ValueError(f"`stem_type` must be '', 'deep' or 'deep-tiered', got {stem_type}.")

            self.block_type = block_type
            self.layers = layers
            self.num_classes = num_classes
            self.input_channels = input_channels
            self.cardinality = cardinality
            self.base_width = base_width
            self.stem_width = stem_width
            self.stem_type = stem_type
            self.avg_down = avg_down
            super().__init__(**kwargs)

Las tres cosas importantes que debes recordar al escribir tu propia configuración son las siguientes:

- tienes que heredar de `PretrainedConfig`,
- el `__init__` de tu `PretrainedConfig` debe aceptar cualquier `kwargs`,
- esos `kwargs` deben pasarse a la superclase `__init__`.

La herencia es para asegurarte de obtener toda la funcionalidad de la biblioteca 🤗 Transformers, mientras que las otras dos restricciones provienen del hecho de que una `PretrainedConfig` tiene más campos que los que estás configurando. Al recargar una `config` con el método `from_pretrained`, esos campos deben ser aceptados por tu `config` y luego enviados a la superclase.

Definir un `model_type` para tu configuración (en este caso `model_type="resnet"`) no es obligatorio, a menos que quieras registrar tu modelo con las clases automáticas (ver la última sección).

Una vez hecho esto, puedes crear y guardar fácilmente tu configuración como lo harías con cualquier otra configuración de un modelo de la biblioteca. Así es como podemos crear una configuración resnet50d y guardarla:

    resnet50d_config = ResnetConfig(block_type="bottleneck", stem_width=32, stem_type="deep", avg_down=True)
    resnet50d_config.save_pretrained("custom-resnet")

Esto guardará un archivo llamado `config.json` dentro de la carpeta `custom-resnet`. Luego puedes volver a cargar tu configuración con el método `from_pretrained`:

    resnet50d_config = ResnetConfig.from_pretrained("custom-resnet")

También puedes usar cualquier otro método de la clase `PretrainedConfig`, como `push_to_hub()`, para cargar directamente tu configuración en el Hub.

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Escribir un modelo personalizado

Ahora que tenemos nuestra configuración de ResNet, podemos seguir escribiendo el modelo. En realidad escribiremos dos: una que extrae las características ocultas de un grupo de imágenes (como `BertModel`) y una que es adecuada para clasificación de imagenes (como `BertForSequenceClassification`).

Como mencionamos antes, solo escribiremos un envoltura (wrapper) libre del modelo para simplificar este ejemplo. Lo único que debemos hacer antes de escribir esta clase es un mapeo entre los tipos de bloques y las clases de bloques reales. Luego se define el modelo desde la configuración pasando todo a la clase `ResNet`:

    from transformers import PreTrainedModel
    from timm.models.resnet import BasicBlock, Bottleneck, ResNet
    from .configuration_resnet import ResnetConfig

    BLOCK_MAPPING = {"basic": BasicBlock, "bottleneck": Bottleneck}

    class ResnetModel(PreTrainedModel):
        config_class = ResnetConfig

        def __init__(self, config):
            super().__init__(config)
            block_layer = BLOCK_MAPPING[config.block_type]
            self.model = ResNet(
                block_layer,
                config.layers,
                num_classes=config.num_classes,
                in_chans=config.input_channels,
                cardinality=config.cardinality,
                base_width=config.base_width,
                stem_width=config.stem_width,
                stem_type=config.stem_type,
                avg_down=config.avg_down,
            )

        def forward(self, tensor):
            return self.model.forward_features(tensor)

Para el modelo que clasificará las imágenes, solo cambiamos el método de avance (es decir, el método `forward`):

    import torch

    class ResnetModelForImageClassification(PreTrainedModel):
        config_class = ResnetConfig

        def __init__(self, config):
            super().__init__(config)
            block_layer = BLOCK_MAPPING[config.block_type]
            self.model = ResNet(
                block_layer,
                config.layers,
                num_classes=config.num_classes,
                in_chans=config.input_channels,
                cardinality=config.cardinality,
                base_width=config.base_width,
                stem_width=config.stem_width,
                stem_type=config.stem_type,
                avg_down=config.avg_down,
            )

        def forward(self, tensor, labels=None):
            logits = self.model(tensor)
            if labels is not None:
                loss = torch.nn.cross_entropy(logits, labels)
                return {"loss": loss, "logits": logits}
            return {"logits": logits}

En ambos casos, observa cómo heredamos de `PreTrainedModel` y llamamos a la inicialización de la superclase con `config` (un poco como cuando escribes `torch.nn.Module`). La línea que establece `config_class` no es obligatoria, a menos que quieras registrar tu modelo con las clases automáticas (consulta la última sección).

Si tu modelo es muy similar a un modelo dentro de la biblioteca, puedes reutilizar la misma configuración de ese modelo.

Puedes hacer que tu modelo devuelva lo que quieras, pero devolver un diccionario como lo hicimos para `ResnetModelForImageClassification`, con el `loss` incluido cuando se pasan las etiquetas, hará que tu modelo se pueda usar directamente dentro de la clase `Trainer`. Usar otro formato de salida está bien, siempre y cuando estés planeando usar tu propio bucle de entrenamiento u otra biblioteca para el entrenamiento.

Ahora que tenemos nuestra clase, vamos a crear un modelo:

    resnet50d = ResnetModelForImageClassification(resnet50d_config)

Nuevamente, puedes usar cualquiera de los métodos de `PreTrainedModel`, como `save_pretrained()` o `push_to_hub()`. Usaremos el segundo en la siguiente sección y veremos cómo pasar los pesos del modelo con el código de nuestro modelo. Pero primero, carguemos algunos pesos previamente entrenados dentro de nuestro modelo.

En tu caso de uso, probablemente estarás entrenando tu modelo personalizado con tus propios datos. Para ir rápido en este tutorial, usaremos la versión preentrenada de resnet50d. Dado que nuestro modelo es solo un envoltorio alrededor del resnet50d original, será fácil transferir esos pesos:

    import timm

    pretrained_model = timm.create_model("resnet50d", pretrained=True)
    resnet50d.model.load_state_dict(pretrained_model.state_dict())

Ahora veamos cómo asegurarnos de que cuando hacemos `save_pretrained()` o `push_to_hub()`, se guarda el código del modelo.

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Enviar el código al _Hub_

Esta API es experimental y puede tener algunos cambios leves en las próximas versiones.

Primero, asegúrate de que tu modelo esté completamente definido en un archivo `.py`. Puedes basarte en importaciones relativas a otros archivos, siempre que todos los archivos estén en el mismo directorio (aún no admitimos submódulos para esta característica). Para nuestro ejemplo, definiremos un archivo `modeling_resnet.py` y un archivo `configuration_resnet.py` en una carpeta del directorio de trabajo actual llamado `resnet_model`. El archivo de configuración contiene el código de `ResnetConfig` y el archivo del modelo contiene el código de `ResnetModel` y `ResnetModelForImageClassification`.

    .
    └── resnet_model
        ├── __init__.py
        ├── configuration_resnet.py
        └── modeling_resnet.py

El `__init__.py` puede estar vacío, solo está ahí para que Python detecte que `resnet_model` se puede usar como un módulo.

Si copias archivos del modelo desde la biblioteca, deberás reemplazar todas las importaciones relativas en la parte superior del archivo para importarlos desde el paquete `transformers`.

Ten en cuenta que puedes reutilizar (o subclasificar) una configuración o modelo existente.

Para compartir tu modelo con la comunidad, sigue estos pasos: primero importa el modelo y la configuración de ResNet desde los archivos recién creados:

    from resnet_model.configuration_resnet import ResnetConfig
    from resnet_model.modeling_resnet import ResnetModel, ResnetModelForImageClassification

Luego, debes decirle a la biblioteca que deseas copiar el código de esos objetos cuando usas el método `save_pretrained` y registrarlos correctamente con una determinada clase automática (especialmente para modelos), simplemente ejecuta:

    ResnetConfig.register_for_auto_class()
    ResnetModel.register_for_auto_class("AutoModel")
    ResnetModelForImageClassification.register_for_auto_class("AutoModelForImageClassification")

Ten en cuenta que no es necesario especificar una clase automática para la configuración (solo hay una clase automática para ellos, `AutoConfig`), pero es diferente para los modelos. Tu modelo personalizado podría ser adecuado para muchas tareas diferentes, por lo que debes especificar cuál de las clases automáticas es la correcta para tu modelo.

A continuación, vamos a crear la configuración y los modelos como lo hicimos antes:

    resnet50d_config = ResnetConfig(block_type="bottleneck", stem_width=32, stem_type="deep", avg_down=True)
    resnet50d = ResnetModelForImageClassification(resnet50d_config)

    pretrained_model = timm.create_model("resnet50d", pretrained=True)
    resnet50d.model.load_state_dict(pretrained_model.state_dict())

Ahora, para enviar el modelo al Hub, asegúrate de haber iniciado sesión. Ejecuta en tu terminal:

    huggingface-cli login

o desde un notebook:

    from huggingface_hub import notebook_login

    notebook_login()

Luego puedes ingresar a tu propio espacio (o una organización de la que seas miembro) de esta manera:

    resnet50d.push_to_hub("custom-resnet50d")

Además de los pesos del modelo y la configuración en formato json, esto también copió los archivos `.py` del modelo y la configuración en la carpeta `custom-resnet50d` y subió el resultado al Hub. Puedes verificar el resultado en este repositorio de modelos.

Consulta el tutorial sobre cómo compartir modelos para obtener más información sobre el método para subir modelos al Hub.

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Usar un modelo con código personalizado

Puedes usar cualquier configuración, modelo o tokenizador con archivos de código personalizado en tu repositorio con las clases automáticas y el método `from_pretrained`. Todos los archivos y códigos cargados en el Hub se analizan en busca de malware (consulta la documentación de seguridad del Hub para obtener más información), pero aún debes revisar el código del modelo y el autor para evitar la ejecución de código malicioso en tu computadora. Configura `trust_remote_code=True` para usar un modelo con código personalizado:

    from transformers import AutoModelForImageClassification

    model = AutoModelForImageClassification.from_pretrained("sgugger/custom-resnet50d", trust_remote_code=True)

También se recomienda encarecidamente pasar un hash de confirmación como una “revisión” para asegurarte de que el autor de los modelos no actualizó el código con algunas líneas nuevas maliciosas (a menos que confíes plenamente en los autores de los modelos).

    commit_hash = "ed94a7c6247d8aedce4647f00f20de6875b5b292"
    model = AutoModelForImageClassification.from_pretrained(
        "sgugger/custom-resnet50d", trust_remote_code=True, revision=commit_hash
    )

Ten en cuenta que al navegar por el historial de confirmaciones del repositorio del modelo en Hub, hay un botón para copiar fácilmente el hash de confirmación de cualquier commit.

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Registrar un model con código personalizado a las clases automáticas

Si estás escribiendo una biblioteca que amplía 🤗 Transformers, es posible que quieras ampliar las clases automáticas para incluir tu propio modelo. Esto es diferente de enviar el código al Hub en el sentido de que los usuarios necesitarán importar tu biblioteca para obtener los modelos personalizados (al contrario de descargar automáticamente el código del modelo desde Hub).

Siempre que tu configuración tenga un atributo `model_type` que sea diferente de los tipos de modelos existentes, y que tus clases modelo tengan los atributos `config_class` correctos, puedes agregarlos a las clases automáticas de la siguiente manera:

    from transformers import AutoConfig, AutoModel, AutoModelForImageClassification

    AutoConfig.register("resnet", ResnetConfig)
    AutoModel.register(ResnetConfig, ResnetModel)
    AutoModelForImageClassification.register(ResnetConfig, ResnetModelForImageClassification)

Ten en cuenta que el primer argumento utilizado al registrar tu configuración personalizada en `AutoConfig` debe coincidir con el `model_type` de tu configuración personalizada, y el primer argumento utilizado al registrar tus modelos personalizados en cualquier clase del modelo automático debe coincidir con el `config_class` de esos modelos.