做网站可以不写代码,潮牌衣服网站建设可行性分析,百度网站收录链接提交,用阿里云建站wordpress大语言模型系列#xff1a;Transformer介绍
引言
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引言
在自然语言处理NLP领域Transformer模型已经成为了许多任务的标准方法。自从Vaswani等人在2017年提出Transformer以来它已经彻底改变了NLP模型的设计。本文将介绍Transformer模型的基本结构和关键技术细节并通过具体的公式来阐述其工作原理。
Transformer模型概述
Transformer模型主要由编码器Encoder和解码器Decoder两个部分组成每个部分又由多个相同的层Layer堆叠而成。每一层都包含两个子层多头自注意力机制Multi-Head Self-Attention Mechanism和前馈神经网络Feed-Forward Neural Network。
编码器
编码器由N个相同的编码器层Encoder Layer堆叠而成。每个编码器层包含以下两个子层
多头自注意力机制Multi-Head Self-Attention Mechanism前馈神经网络Feed-Forward Neural Network
解码器
解码器也由N个相同的解码器层Decoder Layer堆叠而成。与编码器层类似每个解码器层包含以下三个子层
多头自注意力机制Masked Multi-Head Self-Attention Mechanism多头注意力机制Multi-Head Attention Mechanism前馈神经网络Feed-Forward Neural Network
注意力机制Attention Mechanism
注意力机制是Transformer的核心。它通过计算输入序列中每个位置的加权平均值来捕捉序列中不同位置之间的依赖关系。注意力机制的计算过程包括三个步骤计算查询Query、键Key和值Value的线性变换计算注意力权重并对值进行加权求和。
公式
线性变换 Q X W Q , K X W K , V X W V Q XW^Q, \quad K XW^K, \quad V XW^V QXWQ,KXWK,VXWV
其中( X )是输入序列的表示( W^Q )、( W^K )和( W^V )是可学习的参数矩阵。
注意力权重计算 Attention ( Q , K , V ) softmax ( Q K T d k ) V \text{Attention}(Q, K, V) \text{softmax}\left(\frac{QK^T}{\sqrt{d_k}}\right)V Attention(Q,K,V)softmax(dk QKT)V
其中 d k d_k dk是键的维度。
多头注意力机制Multi-Head Attention Mechanism
多头注意力机制通过引入多个注意力头Attention Heads可以在不同的子空间中并行计算注意力。多头注意力机制的公式如下
分头计算 head i Attention ( Q W i Q , K W i K , V W i V ) \text{head}_i \text{Attention}(QW_i^Q, KW_i^K, VW_i^V) headiAttention(QWiQ,KWiK,VWiV) 头的拼接 MultiHead ( Q , K , V ) Concat ( head 1 , head 2 , … , head h ) W O \text{MultiHead}(Q, K, V) \text{Concat}(\text{head}_1, \text{head}_2, \ldots, \text{head}_h)W^O MultiHead(Q,K,V)Concat(head1,head2,…,headh)WO 其中QKV是可学习的参数矩阵。
位置编码Positional Encoding
由于Transformer模型没有使用循环神经网络RNN或卷积神经网络CNN它不能直接捕捉序列中的位置信息。因此Transformer通过添加位置编码Positional Encoding来引入位置信息。位置编码的公式如下 P E ( p o s , 2 i ) sin ( p o s 1000 0 2 i / d m o d e l ) PE_{(pos, 2i)} \sin\left(\frac{pos}{10000^{2i/d_{model}}}\right) PE(pos,2i)sin(100002i/dmodelpos) P E ( p o s , 2 i 1 ) cos ( p o s 1000 0 2 i / d m o d e l ) PE_{(pos, 2i1)} \cos\left(\frac{pos}{10000^{2i/d_{model}}}\right) PE(pos,2i1)cos(100002i/dmodelpos)
其中 p o s pos pos是位置 i i i是维度索引 d m o d e l d_{model} dmodel是模型的维度。
前馈神经网络Feed-Forward Neural Network
在每个编码器层和解码器层中前馈神经网络FFN通过两个线性变换和一个激活函数来处理每个位置的表示。前馈神经网络的公式如下 FFN ( x ) max ( 0 , x W 1 b 1 ) W 2 b 2 \text{FFN}(x) \max(0, xW_1 b_1)W_2 b_2 FFN(x)max(0,xW1b1)W2b2
其中 W 1 W_1 W1、 W 2 W_2 W2、 b 1 b_1 b1和 b 2 b_2 b2是可学习的参数矩阵和偏置向量。
总结
Transformer模型通过自注意力机制和多头注意力机制有效地捕捉序列中不同位置之间的依赖关系并通过位置编码引入位置信息。它的并行计算能力使其在处理大规模数据时表现出色已经成为NLP任务中的主流模型。
希望本文对您理解Transformer模型有所帮助。如果您有任何问题或建议欢迎在评论区留言。 参考文献
Vaswani, A., Shazeer, N., Parmar, N., Uszkoreit, J., Jones, L., Gomez, A. N., … Polosukhin, I. (2017). Attention is all you need. In Advances in neural information processing systems (pp. 5998-6008).
