图解Attention
创始人
2024-05-20 06:52:58
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深度学习知识点总结

专栏链接:
https://blog.csdn.net/qq_39707285/article/details/124005405

此专栏主要总结深度学习中的知识点,从各大数据集比赛开始,介绍历年冠军算法;同时总结深度学习中重要的知识点,包括损失函数、优化器、各种经典算法、各种算法的优化策略Bag of Freebies (BoF)等。


从RNN到Attention到Transformer系列

专栏链接:
https://blog.csdn.net/qq_39707285/category_11814303.html

此专栏主要介绍RNN、LSTM、Attention、Transformer及其代码实现。


本章目录

  • 1. Encoder
  • 2. Attention
  • 3. Decoder
  • 4. 整体过程图解


图解Attention

Attention相关详细介绍及其代码实现见文章《从RNN到Attention到Transformer系列-Attention介绍及代码实现》-https://blog.csdn.net/qq_39707285/article/details/124732447

本文以实现翻译为例。假如batchsize=8,第一个batchsize内最大输入单词数为17,最大输出单词数为15(每个batchsize内的最大输入长度根据相应情况变动)。输入词典总数7853(德语),输出词典总数5893(英语)。

编码器输入size=256,隐藏层size=512,双向GPU

解码器输入size=256,隐藏层size=512,单向GPU

1. Encoder

  • one-hot
    输入一个batch的原句,进行one-hot转换,如下所示:
    在这里插入图片描述

第一个batchsize内的输入单词的one-hot表示,如下所示:
在这里插入图片描述
shape大小为(17×8),第一行的2代表,最后一行的1代表,每一列代表一句话。

  • 词向量编码-(nn.Embedding(7853,256))
    把原句进行词向量编码,如下:
    在这里插入图片描述

  • GRU
    编码后的词向量输入到GRU中,输出outputs和hidden。
    在这里插入图片描述
    GRU具体运行过程如下:
    在这里插入图片描述
    第一个输入为,最后一个输入为,由于是双向GPU,所以在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述,shape为(17×8×1024),
    hnh_nhn​是最后一个输出,双向所以有两个,shape为(2×8×512)

  • 初始化解码器隐藏层状态s0s_0s0​
    由于解码器不是双向的,因此只需要一个上下文向量:
    在这里插入图片描述
    s0=hns_0=h_ns0​=hn​,shape为(8×512)。

  • 整体过程
    在这里插入图片描述
    或者
    在这里插入图片描述

2. Attention

  • 计算先前解码器隐藏状态和编码器隐藏状态之间的energy
    在这里插入图片描述
    更形象的图解如下,相当于去计算每个编码器隐藏状态与先前解码器隐藏状态s0s_0s0​的“匹配”程度。
    在这里插入图片描述
  • 计算attention
    每个batch中每个example的Et维度是 [dec hid dim, src len],我们希望批处理中的每个示例都是 [src len],因为注意力应该放在源句子的长度上。这是通过将乘以 v=[1, dec hid dim] 张量来实现的:
    在这里插入图片描述

把v当为所有编码器隐藏状态的能量加权总和的权重。这些权重告诉我们应该关注源序列中的每个令牌的程度。参数v是随机初始化的,但通过反向传播与模型的其余部分一起学习。注意如何v不依赖于时间,并且相同v用于解码的每个时间步长。这里v使用没有偏差的线性层。

最后,确保注意力向量符合使所有元素在 0 和 1 之间以及向量求和为 1 的约束,使用softmax层。
在这里插入图片描述

  • 整体过程
    在这里插入图片描述
    或者:
    在这里插入图片描述

3. Decoder

  • 加权源向量w
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    图中outputs是编码器的输出结果。

  • one-hot
    把目标句进行词向量编码,如下:
    在这里插入图片描述

第一个batchsize内的输入单词的one-hot表示,如下所示:
在这里插入图片描述
shape大小为(15×8),第一行的2代表,最后一行的1代表,每一列代表一句话。

  • 词向量编码-(nn.Embedding(5893,256))
    把原句进行词向量编码,如下:
    在这里插入图片描述
  • GRU
    编码后的词向量一个一个输入到GRU中,输出output和hidden,首先输入第一个时,s0=hns_0=h_ns0​=hn​,输入编码后的target和加权源向量wt,如下:
    在这里插入图片描述
    第一个target为。

在这里插入图片描述

  • 第一个输出
    使用编码后的target,wt和st通过线性层f,以预测目标句子中的下一个单词。这是通过将它们连接在一起来完成的。
    在这里插入图片描述
  • 使用s1s_1s1​更新w和a

不断更新w和a,直到最后一个输入。
在这里插入图片描述

  • 整体过程
    在这里插入图片描述

4. 整体过程图解

在这里插入图片描述
或者:
在这里插入图片描述

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