# 1. Tokenização

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## Tokenização

**Tokenização** é o processo de dividir dados, como texto, em partes menores e gerenciáveis chamadas _tokens_. Cada token recebe um identificador numérico único (ID). Este é um passo fundamental na preparação do texto para processamento por modelos de aprendizado de máquina, especialmente em processamento de linguagem natural (NLP).

> [!TIP]
> O objetivo desta fase inicial é muito simples: **Dividir a entrada em tokens (ids) de uma maneira que faça sentido**.

### **Como a Tokenização Funciona**

1. **Dividindo o Texto:**
- **Tokenizador Básico:** Um tokenizador simples pode dividir o texto em palavras individuais e sinais de pontuação, removendo espaços.
- _Exemplo:_\
Texto: `"Olá, mundo!"`\
Tokens: `["Olá", ",", "mundo", "!"]`
2. **Criando um Vocabulário:**
- Para converter tokens em IDs numéricos, um **vocabulário** é criado. Este vocabulário lista todos os tokens únicos (palavras e símbolos) e atribui a cada um um ID específico.
- **Tokens Especiais:** Estes são símbolos especiais adicionados ao vocabulário para lidar com vários cenários:
- `[BOS]` (Início da Sequência): Indica o início de um texto.
- `[EOS]` (Fim da Sequência): Indica o fim de um texto.
- `[PAD]` (Preenchimento): Usado para fazer todas as sequências em um lote terem o mesmo comprimento.
- `[UNK]` (Desconhecido): Representa tokens que não estão no vocabulário.
- _Exemplo:_\
Se `"Olá"` é atribuído ao ID `64`, `","` é `455`, `"mundo"` é `78`, e `"!"` é `467`, então:\
`"Olá, mundo!"` → `[64, 455, 78, 467]`
- **Tratando Palavras Desconhecidas:**\
Se uma palavra como `"Tchau"` não está no vocabulário, ela é substituída por `[UNK]`.\
`"Tchau, mundo!"` → `["[UNK]", ",", "mundo", "!"]` → `[987, 455, 78, 467]`\
_(Assumindo que `[UNK]` tem ID `987`)_

### **Métodos Avançados de Tokenização**

Enquanto o tokenizador básico funciona bem para textos simples, ele tem limitações, especialmente com vocabulários grandes e ao lidar com palavras novas ou raras. Métodos avançados de tokenização abordam essas questões dividindo o texto em subunidades menores ou otimizando o processo de tokenização.

1. **Codificação de Par de Bytes (BPE):**
- **Propósito:** Reduz o tamanho do vocabulário e lida com palavras raras ou desconhecidas, dividindo-as em pares de bytes que ocorrem com frequência.
- **Como Funciona:**
- Começa com caracteres individuais como tokens.
- Mescla iterativamente os pares de tokens mais frequentes em um único token.
- Continua até que não haja mais pares frequentes que possam ser mesclados.
- **Benefícios:**
- Elimina a necessidade de um token `[UNK]`, uma vez que todas as palavras podem ser representadas combinando tokens de subpalavras existentes.
- Vocabulário mais eficiente e flexível.
- _Exemplo:_\
`"jogando"` pode ser tokenizado como `["jogar", "ndo"]` se `"jogar"` e `"ndo"` forem subpalavras frequentes.
2. **WordPiece:**
- **Usado Por:** Modelos como BERT.
- **Propósito:** Semelhante ao BPE, divide palavras em unidades de subpalavras para lidar com palavras desconhecidas e reduzir o tamanho do vocabulário.
- **Como Funciona:**
- Começa com um vocabulário base de caracteres individuais.
- Adiciona iterativamente a subpalavra mais frequente que maximiza a probabilidade dos dados de treinamento.
- Usa um modelo probabilístico para decidir quais subpalavras mesclar.
- **Benefícios:**
- Equilibra entre ter um tamanho de vocabulário gerenciável e representar palavras de forma eficaz.
- Lida eficientemente com palavras raras e compostas.
- _Exemplo:_\
`"infelicidade"` pode ser tokenizado como `["in", "felicidade"]` ou `["in", "feliz", "dade"]` dependendo do vocabulário.
3. **Modelo de Linguagem Unigram:**
- **Usado Por:** Modelos como SentencePiece.
- **Propósito:** Usa um modelo probabilístico para determinar o conjunto mais provável de tokens de subpalavras.
- **Como Funciona:**
- Começa com um grande conjunto de tokens potenciais.
- Remove iterativamente tokens que menos melhoram a probabilidade do modelo em relação aos dados de treinamento.
- Finaliza um vocabulário onde cada palavra é representada pelas unidades de subpalavras mais prováveis.
- **Benefícios:**
- Flexível e pode modelar a linguagem de forma mais natural.
- Muitas vezes resulta em tokenizações mais eficientes e compactas.
- _Exemplo:_\
`"internacionalização"` pode ser tokenizado em subpalavras menores e significativas como `["internacional", "ização"]`.

## Exemplo de Código

Vamos entender isso melhor a partir de um exemplo de código de [https://github.com/rasbt/LLMs-from-scratch/blob/main/ch02/01_main-chapter-code/ch02.ipynb](https://github.com/rasbt/LLMs-from-scratch/blob/main/ch02/01_main-chapter-code/ch02.ipynb):
```python
# Download a text to pre-train the model
import urllib.request
url = ("https://raw.githubusercontent.com/rasbt/LLMs-from-scratch/main/ch02/01_main-chapter-code/the-verdict.txt")
file_path = "the-verdict.txt"
urllib.request.urlretrieve(url, file_path)

with open("the-verdict.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
raw_text = f.read()

# Tokenize the code using GPT2 tokenizer version
import tiktoken
token_ids = tiktoken.get_encoding("gpt2").encode(txt, allowed_special={"[EOS]"}) # Allow the user of the tag "[EOS]"

# Print first 50 tokens
print(token_ids[:50])
#[40, 367, 2885, 1464, 1807, 3619, 402, 271, 10899, 2138, 257, 7026, 15632, 438, 2016, 257, 922, 5891, 1576, 438, 568, 340, 373, 645, 1049, 5975, 284, 502, 284, 3285, 326, 11, 287, 262, 6001, 286, 465, 13476, 11, 339, 550, 5710, 465, 12036, 11, 6405, 257, 5527, 27075, 11]
```
## Referências

- [https://www.manning.com/books/build-a-large-language-model-from-scratch](https://www.manning.com/books/build-a-large-language-model-from-scratch)


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