自然语言处理:transfomer架构

介绍

transfomer是自然语言处理中的一个重要神经网络结构,算是在传统RNN和LSTM上的一个升级,接下来让我们来看看它有处理语言序列上有哪些特殊之处

模型整体架构

原论文中模型的整体架构如下,接下来我们将层层解析各层的作用和代码实现

该模型架构主要包含的基本层有

  • 嵌入层(Input Embedding)
  • 位置编码层(Positional Encoding)
  • 多头注意力层(Multi-Head Attention)
  • 全连接层(Feed Forward)

位置编码层

作用

顾名思义,位置编码层使模型能够记住输入句子的位置信息,语序在理解自然语言方面起到很大的作用

位置编码层的结构

  • 嵌入层(Input Embedding)
  • 位置编码层(Positional Encoding)

嵌入层扩充句子维度,这也是模型训练的关键数据,位置编码层则给句子中的每个词赋予位置信息,因为嵌入层在torch中有函数可以直接调用,所以这里和位置编码层放在一起处理

位置编码的方法

我们将pe当作位置编码,pos为句子当中的第pos个词,i是第i个词向量维度,dmodel为编码维度总数。则

P E p o s , 2 i = s i n ( p o s 1000 0 i / d m o d e l ) PE_{pos, 2i}=sin(\frac{pos}{10000^{i/dmodel}}) PEpos,2i=sin(10000i/dmodelpos)

P E p o s , 2 i + 1 = c o s ( p o s 1000 0 i / d m o d e l ) PE_{pos, 2i+1}=cos(\frac{pos}{10000^{i/dmodel}}) PEpos,2i+1=cos(10000i/dmodelpos)

使用正弦和余弦函数有几个原因:

  • 可学习性: 通过使用正弦和余弦函数,模型可以学习位置编码的参数。这允许模型自动调整和适应不同任务和数据集的序列长度,而无需手动调整位置编码的固定参数。

  • 连续性: 正弦和余弦函数是连续的,这有助于确保位置编码的连续性。这对于模型学习和推广到未见过的序列长度是有益的。

  • 相对位置信息: 正弦和余弦函数的组合能够编码相对位置信息。这意味着不同位置之间的距离和关系可以以一种更灵活的方式进行编码,而不是简单的线性关系。

  • 周期性: 正弦和余弦函数具有周期性,这有助于模型在处理不同尺度的序列时更好地捕捉全局位置信息。

具体代码

接下来我们来看实现位置编码层的代码

这里以输入句子长度为50来举例

python 复制代码
# 定义位置编码层
class PositionEmbedding(torch.nn.Module) :
    def __init__(self):
        super().__init__()
        # pos是第几个词,i是第几个词向量维度,d_model是编码维度总数
        def get_pe(pos, i, d_model):
            d = 1e4**(i / d_model)
            pe = pos / d
            if i % 2 == 0:
                return math.sin(pe) # 偶数维度用sin
            return math.cos(pe) # 奇数维度用cos
        # 初始化位置编码矩阵
        pe = torch.empty(50, 32)
        for i in range(50):
            for j in range(32):
                pe[i, j] = get_pe(i, j, 32)
        pe = pe. unsqueeze(0) # 增加一个维度,shape变为[1,50,32]
        # 定义为不更新的常量
        self.register_buffer('pe', pe)
        # 词编码层
        self.embed = torch.nn.Embedding(39, 32) # 39个词,每个词编码成32维向量
        # 用正太分布初始化参数
        self.embed.weight.data.normal_(0, 0.1)
    def forward(self, x):
        # [8,50]->[8,50,32]
        embed = self.embed(x)
        # 词编码和位置编码相加
        # [8,50,32]+[1,50,32]->[8,50,32]
        embed = embed + self.pe
        return embed

文章将三天一更,将结构详细解析完为止,下一次将讲解掩码Mask的作用...

相关推荐
深度研习笔记1 小时前
OpenCV工业视觉实战11|多线程解耦+视频流稳流+推理加速,彻底解决卡顿阻塞,实现毫秒级工业实时检测
人工智能·opencv·计算机视觉
delishcomcn1 小时前
AI视觉识别+分切算法:电化铝缺陷检测与裁切一体化解锁
人工智能·算法
触底反弹1 小时前
深入理解大模型采样:Temperature、Top-K、Top-P 的原理与实战
人工智能·算法·面试
cd_949217211 小时前
2026 AI Agent 落地指南:除了搭建工具,你还需要配套的搜索基础设施
人工智能
武子康1 小时前
Search Console Platform Properties 扩大 SEO 资产边界:从 Page Ranking 到 Topic Coverage(5 类误读边界 + 3 表数据层设计)
前端·人工智能·后端
大模型码小白1 小时前
【Python零基础教程】继承、多态与魔法函数:面向对象编程三大核心特性详解
java·大数据·开发语言·人工智能·python·ai编程
麻雀飞吧2 小时前
最新量化学习路径,交易认知和技术实现要并行
人工智能·python
北辰alk2 小时前
我用Seed Evolving做了个“代码遗产抢救者”和“旅行规划师”——一个开发者的双面实战日记
人工智能
腾渊信息科技公司2 小时前
Spring Boot对接MES实战:视觉检测数据自动同步方案
java·人工智能·spring boot·后端·计算机视觉·ai·软件需求