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How LLMs generate the next token

(este post es una explicación de la teoría. dejo aquí otro post con el detalle práctico de como usar la temperature, top_k y top_p a efectos prácticos)

Explicación más en detalle de cómo obtienen los LLMs las probabilidades para generar el siguiente token

Sampling

En cada posición el modelo tiene una bolsa con miles de tokens posibles. Sampling es el proceso de no coger siempre el token más probable, si no de orientarlo a coger respuestas con determinadas características.

Si el modelo escogiera siempre el token con más probabilidades, obtendríamos respuestas aburridas y repetitivas.

Logits

Para generar el siguiente token, una red neuronal calcula primero los vectores de logits, donde cada logit corresponde a un valor posible. El tamaño de estos vectores de logits es tan grande como el vocabulario completo del modelo.

(representación de vectores de logits)

flowchart LR
	N1["What's your favorite color?"]:::note --> Z
	Z --> A1 --> A
	Z --> B1 --> B
	Z --> C1 --> C
	Z --> D1 --> D
	
	Z["Neural network"]
    A["a"]
    A1["(-0.5)"]
    B["green"]
    B1["(0.7)"]
    C["red"]
    C1["(0.5)"]
    D["the"]
    D1["(-1.2)"]
    
    classDef note fill:none,stroke:none,color:#777;    

Los logits NO representan probabilidades ya que no suman 1 y pueden incluso ser negativos (la probabilidades no pueden). Para convertir logits a probabilidades se usa una Softmax layer

Temperature

La temperatura es una constante que se aplica a los logits antes de la transformación de la Softmax layer. Se usa para ajustar la creatividad del modelo y redistribuir la probabilidad de los valores. Una temperatura más alta hace que el modelo sea más creativo ya que aumenta las posibilidades de elegir tokens menos probables.

xychart-beta
  title "Temperatura vs Probabilidad"
  x-axis "Temperatura (T)" [0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5]
  y-axis "Probabilidad" 0 --> 1
  line "P(token1)" [0.9999546, 0.9933071, 0.8807971, 0.7310586, 0.6224593, 0.5498340]
  line "P(token2)" [0.0000454, 0.0066929, 0.1192029, 0.2689414, 0.3775407, 0.4501660]

Ejemplos de temperaturas:

  • Low (0.2-0.3): El modelo es cauto y elige las palabras más probables. Output factual y predecible.
  • Medium (0.5-0.7): Un mix de confiabilidad y engagement
  • High (0.9-1.0): Toma riesgos y es impredecible

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C# Events (pub/sub)

Permite a una clase notificar a otras cuando ocurre algo de interés.

public class Publicador
{
	// Declaracion de un evento
	public event EventHandler EventoSimple;

	// trigger
	public void DispararEvento()
	{
		// verificacion de subscripcion
		if(EventoSimple != null)
		{
			EventoSimple(this, EventArgs.Empty);
		}
	}
}
public class Suscriptor
{
	public void Suscribirse(Publicador publicador)
	{
		// suscripcion al evento
		publicador.EventoSimple += ManejadorEvento;
	}

	private void ManejadorEvento(object sender, EventArgs e)
	{
		// do whatever you need to do and/or send here
	}
}
// usage
var publicador = new Publicador();
var suscriptor = new Suscriptor();
suscriptor.Suscribirse(publicador);

C# Async await best practices

Don’t use async void

An async method may return Task, Task<T> and void. Natural return types are all but void.

Any sync method returning void becomes an async method returning Task. example:

// synchronous work
void MyMethod()
{
	Thread.sleep(1000);
}

// asynchronous work
async Task MyAsyncMethod()
{
	await Task.Delay(1000);
}

When an exception is thrown out of an async Task or async Task<T> method that exception is captured and placed on the Task object. For async void methods, exceptions aren’t caught.

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C# Streams and Files

MemoryStream

Los streams en memoria se usan sobre todo para leer de ficheros, o para almacenar información que queremos guardar en ficheros.

Si se inicializa mediante el siguiente constructor no se puede cambiar su tamaño.

MemoryStream ms = new MemoryStream(150);
ms.Capacity;
ms.Length;
ms.Position;

// 0 bits from Begin
ms.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
// 5 bits from current position
ms.Seek(5, SeekOrigin.Current);
// go back 10 bits from current position
ms.Seek(-10, SeekOrigin.Current);

Files

Ejemplo para leer y escribir un fichero.

write file

FileStream fsEscribir = new FileStream("miArchivo.txt", FileMode.Create);

string cadena = "this is an example";

fsEscribir.Write(ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(cadena), 0, cadena.Length);
fsEscribir.Close();

read file

byte[] infoArchivo = new byte[100];

FileStream fs = new FileStream("miArchivo.txt", FileMode.Open);
fs.Read(infoArchivo, 0, (int) fs.Length);

Console.WriteLine(ASCIIEncoding.ASCII.GetString(infoArchivo));
Console.ReadKey();

fs.Close();

Servicebus vs queue

ServiceBus

Sistema de mensajeria COMPLEJO que permite comunicacion entre MULTIPLES SERVICIOS usando patrones publication/subscription

Permite a un mensaje ser consumido por MULTIPLES CONSUMERS Ideal para flujos de trabajo complejos

Queue

Mecanismo mas simple y directo. Permite la transmision de mensajes de un punto a otro. Un mensaje enviado a la cola es recibido y procesado por un unico consumidor Se centra en GARANTIZAR LA ENTREGA del mensaje, pero es mas limitado.

C# Delegates

Un delegado es un placeholder para un método. Permite pasar una función como parámetro a un método.

Hay varios tipos de delegado:

  • Action<T> consume una clase, devuelve void Ejemplo Console.WriteLine();
  • Predicate<T> consume una clase, devuelve bool Por ejemplo para abstraer condiciones
  • Func<T, K> consume una clase y devuelve otra. Por ejemplo para abstraer mappings

Usaremos el struct Book para todos los ejemplos

public struct Book
{
	public string Title;        // Title of the book.
	public string Author;       // Author of the book.
	public decimal Price;       // Price of the book.
	public bool Paperback;      // Is it paperback?

	public Book(string title, string author, decimal price, bool paperBack)
	{
		Title = title;
		Author = author;
		Price = price;
		Paperback = paperBack;
	}
}

Action (Consumer)

Tenemos el ejemplo BookDBActionService

public class BookDBActionService
{
	// List of all books in the database
	List<Book> list = new List<Book>();

	// initialize test data on constructor
	public BookDBActionService()
	{
		list.Add(new Book("title1", "author1", 10, true));
		list.Add(new Book("title2", "author2", 20, false));
	}

	// Aqui tenemos el Action<Book> donde delegamos como se procesa cada libro
	public void ProcessPaperbackBooks(Action<Book> processBook)
	{
		foreach (Book b in list)
		{
			if (b.Paperback)
			{
				// delegate call
				processBook(b);
			}
		}
	}
}

Llamada donde ejecutamos el código y llamamos al Action<Book>

public static void Main(string[] args)
{
var bookDBAction = new BookDBActionService();
bookDBAction.ProcessPaperbackBooks(book => Console.WriteLine(book.Title));
}

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Introduction to C#

Nullables

Check this post on c# nullables and how to use them

readonly

La palabra clave readonly hace que no se pueda asignar después de que el constructor acabe.

public class Age
{
	private readonly int _year;

	public Age(int year)
	{
		_year = year;
	}

	public void OverwriteYear()
	{
		_year = 1967; // Compilation error
	}
}

readonly vs const

readonly values can be computed dynamically, (!) but need to be assigned before the constructor exits (!).

In the other hand const are implicitly static.

(More info on this subject)

public class ReadonlyVsConst
{
	public const int I_VALUE = 2; // HAS TO be assigned on declaration.
	public readonly int I_RO_VALUE; // Can be assigned on the constructor.

	public ReadonlyVsConst()
	{
		I_RO_VALUE = 3;
	}
}

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C# Methods

Pass by value or pass by reference

In C# you may choose how you want to pass a method’s variable.

by value example (default)

// by value
int number = 25;
PassByValue(number); 
Console.Write(number); // prints 25
public static void PassByValue(int number)
{
	// this won't take effect
	number = 12;
}

by reference example out

// by reference
int number;
PassByOutReference(out number);
Console.Write(number); // prints 12
public static void PassByOutReference(out int number)
{
	number = 12;
}

by reference example ref

// by reference (ref)
int number = -1;
PassByReference(out number);
Console.Write(number); // prints 12
public static void PassByRefReference(ref int number)
{
	number = 12;
}

out vs ref

(!) You should use out unless you explicitly need ref (!)

  • out doesn’t need the variable to be initialized first
  • ref needs the variable to be initialized first. This could confuse readers as it looks as if the initial values were relevant, but they’re not.

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C# Classes

Auto properties

{ set; } vs { private set; } vs omitted

public string something { get; set; }
public string something { get; private set; }
public string something { get; }
  • La variable que está como set; se puede llamar de manera externa e interna
  • La variable private set; se puede llamar solamante desde dentro de esa misma clase
  • Si directamente se omite, solo se puede asignar desde el constructor

ejemplo

public class Person
{
	public string Name { get; set; }
	public string Surname { get; private set; }

	public Person()
	{
		Name = "ctor name";
		Surname = "ctor surname";
	}

	public void SetInternalValues()
	{
		Name = "name internal value";
		// if we'd have public string Surname { get; } without set; 
		//  then we couldn't set Surname inside its own class either 
		Surname = "surname internal value";
	}
}
var person = new Person(); 
person.Name = "name external value";
// person.Surname = "this isn't possible"; // cannot be set as we use { private set; }

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Visual Studio (Code)

Shortcuts and QoL features

  • ctrl + F12 - over a method call -> go directly to the method inside the interface’s implementation
  • ctrl + - - go back where you where after entering a method
  • ctrl + G - go to line number
  • ctrl + T - search for a class. If you want to search for UserController.cs you can type UCont and it will find it
  • ctrl + shift + P - search inside Visual Studio options
  • ctrl + D - duplicate actual line
  • alt + ↑ / ↓ - move code lines

Auto-complete placeholders

  • prop - creates a new property for a class
  • ctor - creates a new constructor
  • cw - creates a new Console.WriteLine() statement
  • try - creates a try-catch statement

To create a new property, type prop, hit twice tab and it creates a property template which you can navegate and override

Multi-caret and multi-cursor editing

(check this for more details)

For lines that are aligned

  • alt + mouse click - selects a block to edit
  • alt + shift + arrow - same with keyboard

For multiple places that are not aligned

  • ctrl + alt + mouse click - click where you want to add a caret
  • (select the word you want to match) alt + shift + ; - vstudio selects all locations that match selected text in the current document and you may edit them

    Debug in VsCode

    Watch a variable

    En la pestaña watch se puede introducir el nombre de una variable y al hacer debug mostrará siempre el valor de esta variable.

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Teoria Entity Framework Core

En el Program tenemos código que depende del nugget y la implementación de la base de datos que vamos a integrar.
Este usa una cadena del appsettings.json para conectar a la BBDD

"server=localhost;database=postgres;uid=postgres;password=thisisSomepassword"

Para crear una nueva entidad en la base de datos:

  • Creamos el Model pertinente (por ej.) Coche
  • Lo añadimos al ApplicationDbContext como un DbSet<Coche>
  • Añadimos una migration add-migration addedCoche
  • Ejecutamos update-database

Migration

Mecanismo para aplicar cambios en el modelo de datos de la aplicacion a la BBDD de manera incremental y versionable. Cada migracion contiene los pasos necesarios para llevar a cabo las modificaciones en la BBDD como agregar nuevas tablas, cambiar columnas existentes o eliminar indices.

Esto permite tener:

  • Despliegues consistentes: aplica mismos cambios en diferentes entornos.
  • Control de versiones
  • Evolucionar la BBDD

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