Springboot 整合DL4J 打造智能写作助手（文本生成）
- 项目准备
环境要求:
Java 1.8或以上
Maven 或 Gradle（用于项目管理）
Spring Boot框架
DL4J库（DeepLearning4J）
-
创建 Spring Boot 项目
使用 Spring Initializr 来生成一个新的 Spring Boot 项目。选择合适的依赖，例如：
Spring Web：用于构建 RESTful API。
Spring Data JPA（可选）：如果你需要存储和管理数据。
Lombok（可选）：用于简化代码。 -
集成 DL4J
在 pom.xml 或 build.gradle 中添加 DL4J 的依赖：
<dependency> <groupId>org.deeplearning4j</groupId> <artifactId>deeplearning4j-core</artifactId> <version>1.0.0-beta7</version> <!-- 选择一个稳定的版本 -->
</dependency>
<dependency> <groupId>org.nd4j</groupId> <artifactId>nd4j-native</artifactId> <version>1.0.0-beta7</version>
</dependency>
- 设计智能写作助手
a. 功能需求
文本生成：基于输入的主题和关键字生成相关文本。
文本校对：检查语法和拼写错误。
风格建议：提供风格和语气修改的建议。
b. 模型训练
可以使用 DL4J 构建 RNN（递归神经网络）或 Transformer 模型来进行文本生成。需要准备一个文本数据集来训练你的模型，比如小说或文章。
示例代码：
创建并训练简单的文本生成模型。
MultiLayerNetwork model = new MultiLayerNetwork(conf);
model.init();
model.fit(trainingData);
- 构建 RESTful API
使用 Spring Boot 创建一个简单的 API 接口，用于接受用户的请求并返回生成的文本。
@RestController
@RequestMapping("/api/writing-assistant")
public class WritingAssistantController { @Autowired private TextGenerationService textGenerationService; @PostMapping("/generate") public ResponseEntity<String> generateText(@RequestBody String input) { String generatedText = textGenerationService.generate(input); return ResponseEntity.ok(generatedText); }
}
- 实现文本生成逻辑
在服务层实现文本生成的逻辑：
@Service
public class TextGenerationService { public String generate(String input) { // 使用训练好的模型进行文本生成 // ... return generatedText; }
}
-
测试与部署
确保进行充分的测试，特别是API的各个功能。最后，将应用部署到云平台（如 AWS、Azure）或容器（如 Docker）中。 -
持续改进
根据用户反馈不断改进模型和功能。例如，可以添加用户自定义词汇、学习用户写作风格等功能。
实现文本生成逻辑
在这一部分，我们将深入探讨如何通过 DeepLearning4J 训练模型并具体实施文本生成。
a. 模型训练
首先，训练一个文本生成模型，通常可以使用 LSTM（长短期记忆网络）或 GRU（门控递归单元）等神经网络结构。
1 数据准备:
准备一个大的文本数据集，用于训练模型。这可以是书籍、文章、论坛帖子等。
预处理数据，包括清理文本、分词、创建数据集等。
2 示例代码:
下面是一个简单示例，展示如何使用 DL4J 训练 LSTM 模型：
import org.deeplearning4j.nn.conf.MultiLayerConfiguration;
import org.deeplearning4j.nn.conf.layers.LSTM;
import org.deeplearning4j.nn.conf.layers.OutputLayer;
import org.deeplearning4j.nn.multilayer.MultiLayerNetwork;
import org.deeplearning4j.optimize.listeners.ScoreIterationListener;
import org.nd4j.linalg.activations.Activation;
import org.nd4j.linalg.dataset.api.iterator.DataSetIterator;
import org.nd4j.linalg.dataset.api.iterator.IteratorUtils;
import org.nd4j.linalg.learning.config.Adam;
import org.nd4j.linalg.dataset.DataSet; // 假设你已经有一个 DataSetIterator 用于训练
DataSetIterator trainingData = ...; // 定义网络配置
MultiLayerConfiguration conf = new NeuralNetConfiguration.Builder() .updater(new Adam(0.001)) .list() .layer(0, new LSTM.Builder().nIn(inputSize).nOut(hiddenSize) .activation(Activation.TANH) .build()) .layer(1, new OutputLayer.Builder() .nIn(hiddenSize).nOut(outputSize) .activation(Activation.SOFTMAX) .build()) .build(); MultiLayerNetwork model = new MultiLayerNetwork(conf);
model.init();
model.setListeners(new ScoreIterationListener(1)); // 输出每次迭代的分数 // 训练模型
for (int epoch = 0; epoch < numberOfEpochs; epoch++) { model.fit(trainingData);
}
inputSize: 输入特征的数量（如字典大小）。
hiddenSize: LSTM 隐藏层的节点数量。
outputSize: 输出的特征数量（通常是字典大小）。
numberOfEpochs: 训练的轮次。
3 保存模型:
训练完后，通常需要保存模型以便后续使用。
File modelFile = new File("path/to/savedModel.zip");
model.save(modelFile);
b. 文本生成逻辑
一旦模型训练完成并保存，可以使用它生成文本。文本生成通常涉及以下步骤：
1、加载模型:
MultiLayerNetwork model = MultiLayerNetwork.load(modelFile, true);
2 文本生成方法:
给定一个启动文本（seeding text），产生后续的文本，直到达到所需的长度。
public String generateText(String seedText, int numWords) { // 将 seedText 转换为模型输入格式 INDArray input = prepareInput(seedText); StringBuilder output = new StringBuilder(seedText); for (int i = 0; i < numWords; i++) { // 获取模型的输出 INDArray outputProbabilities = model.output(input); // 基于输出的概率选择下一个词 String nextWord = getNextWord(outputProbabilities); // 更新输入用于生成下一个词（例如，仅保留最后 N 个词） input = updateInput(input, nextWord); output.append(" ").append(nextWord); } return output.toString();
}
c. 辅助函数
需要实现一些辅助函数，如 prepareInput, getNextWord, updateInput 等：
prepareInput(String seedText)：将输入文本转换为模型所需的格式（特征表示）。
getNextWord(INDArray outputProbabilities)：根据模型输出的概率分布选择下一个词。通常可以使用有温度的采样（temperature sampling）或贪婪算法。
updateInput(INDArray input, String nextWord)：更新输入，以便生成下一个词。可以通过保留最新的 N 个词来实现。
private INDArray prepareInput(String seedText, Map<String, Integer> wordIndexMap, int maxLength) { // 将 seedText 分词 String[] words = seedText.split(" "); int[] inputIndices = new int[maxLength]; for (int i = 0; i < maxLength; i++) { if (i < words.length) { Integer index = wordIndexMap.get(words[i]); inputIndices[i] = index != null ? index : 0; // 默认0代表未知词 } else { inputIndices[i] = 0; // 用0填充 } } // 转换成 INDArray 形式 return Nd4j.create(inputIndices);
}private String getNextWord(INDArray outputProbabilities, Map<Integer, String> indexWordMap, double temperature) { // 应用温度 for (int i = 0; i < outputProbabilities.length(); i++) { double prob = outputProbabilities.getDouble(i); prob = Math.pow(prob, 1.0 / temperature); // 增大概率差异 outputProbabilities.putScalar(i, prob); } // 归一化 outputProbabilities.divi(outputProbabilities.sumNumber()); // 选择下一个单词 int nextWordIndex = Nd4j.getExecutioner().execAndReturn(new org.nd4j.linalg.api.ops.impl.shape.ArgMax(outputProbabilities, 1)).getInt(0); return indexWordMap.get(nextWordIndex);
}private INDArray updateInput(INDArray input, String nextWord, Map<String, Integer> wordIndexMap, int maxLength) { // 除去第一个元素，加入新生成的单词 int[] inputIndices = new int[maxLength]; for (int i = 1; i < maxLength; i++) { inputIndices[i - 1] = (int) input.getInt(i); } inputIndices[maxLength - 1] = wordIndexMap.getOrDefault(nextWord, 0); // 新单词的索引 return Nd4j.create(inputIndices);
}import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.List; // 读取文章并合并成字符串
public String readArticles(List<String> articlePaths) { StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (String path : articlePaths) { try { List<String> lines = Files.readAllLines(Paths.get(path)); for (String line : lines) { sb.append(line).append("\n"); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } return sb.toString();
}import java.util.HashMap;
import java.util.Map; // 假设已经给出完整的文本
String allText = readArticles(articlePaths);
String[] words = allText.split(" ");
Map<String, Integer> wordIndexMap = new HashMap<>();
Map<Integer, String> indexWordMap = new HashMap<>();
int index = 0; // 创建词汇表
for (String word : words) { if (!wordIndexMap.containsKey(word)) { wordIndexMap.put(word, index); indexWordMap.put(index++, word); }
}
数据预处理
在输入模型之前，需要对文本进行进一步处理：
分词：用中文分词库（例如结巴分词）进行分词。
建立索引：将单词映射到唯一的整数索引。
转化为模型输入：将所有文本转换为固定长度的输入格式（如序列长度为 N 的数组）。
可以选择一些经典的文章来作为训练数据：
《出师表》 - 诸葛亮
《滕王阁序》 - 王勃
《离骚》 - 屈原
《论语》 - 孔子
《道德经》 - 老子
《红楼梦》 - 曹雪芹
《西游记》 - 吴承恩
《厚黑学》 - 李宗吾
《世界上最伟大的推销员》 - 奥格·曼狄诺
《我与地坛》 - 史铁生
对于这些文本，将它们存储在 CSV 或文本文件中，后续程序可以读取并生成需要的输入格式。