10_从Attention层到Transformer网络

文章目录

• 一、Multi-Head Attention（多头）
• • 1.1 Single-Head Self-Attention（单头Self-Attention）
  • 1.2 Multi-Head Self-Attention（多头Self-Attention）
  • 1.3 Multi-Head Attention（多头Attention）
  
  
• 二、Stacked Self-Attention Layers（堆叠）
• • 2.1 Self-Attention Layer+Dense Layer
  • 2.2 Stacked Self-Attention Layers
  • 2.3 Transformer's Encoder
  
  
• 三、Stacked Attention Layers
• • 3.1 Stacked Attentions
  • 3.2 Transformer's Decoder
  
  
• 四、Transformer
• 五、Summary（总结）
• • 5.1 From Single-Head to Multi-Head
  • 5.2 Encoder Network of Transformer
  • 5.3 Decoder Network of Transformer
  • 5.4 Transformer Model
  
  

1.1 Single-Head Self-Attention（单头Self-Attention）

输入为一个序列（X₁ ，X₂ ，X₃ ，···，X_m），Self-Attention层有三个参数矩阵（W_Q ，W_K ，W_V），输出是一个序列（C_:1 ，C_:2 ，C_:3 ，···，C_:m）

1.2 Multi-Head Self-Attention（多头Self-Attention）

• Using L single-head self-attentions (which do not share parameters.) （多头Self-Attention是由L个单头的Self-Attention组成的，它们各自有各自的参数，不共享参数）
  
  • A single-head self-attention has 3 parameter matrices: W_Q ，W_K ，W_V 。（每个单头self-attention有三个参数矩阵）
  • Totally 3L parameters matrices.（因此的，多头self-attention共有3L个参数矩阵）

所有单头Self-Attention都有相同的输入，但是它们的参数矩阵各不相同，所以输出的C序列也各不相同，把 L个单头Self-Attention输出的序列做合并堆叠起来，作为多头Self-Attention的最终输出，堆叠起来的C向量变得更高。

• Suppose single-head self-attentions’ outputs are dxm matrices. （如果每个单头的输出都是d×m的矩阵）
• Multi-head’s output shape: (Ld) xm. （多头的输出是 （Ld）×m ）

1.3 Multi-Head Attention（多头Attention）

• Using L single-head attentions (which do not share parameters.) （多头Self-Attention是由L个单头的Self-Attention组成的，它们各自有各自的参数，不共享参数）

• Concatenating single-head attentions’ outputs. （合并堆叠单头attention的输出）

• 输入为两个序列（X₁ ，X₂ ，X₃ ，···，X_m），（X‘₁ ，X’₂ ，X‘₃ ，···，X_t）

多头Self-Attention和全连接层搭建一个encoder网络

2.1 Self-Attention Layer+Dense Layer

• 这几个全连接层是相同的，参数矩阵都是W_u
• 搭建的是两层。
• U_:i 向量不仅仅依赖于X_i ，U_:i 向量依赖于所有m个X_i 向量。改变任何X_i 向量，U_:i 向量都会发生变化，对U_:i 向量影响最大的还是X_i 向量。

2.2 Stacked Self-Attention Layers

2.3 Transformer’s Encoder

• 一个block有两层，一个是self-attention层和全连接层。
• 输入是512×m的矩阵，输出也是512×m的矩阵
• m是输入序列X的长度，每个X向量都是512维的
• Transformer的encoder网络一共有6个blocks，每个block有两层，每个block都有自己的参数，block之间不共享参数
• 最终的输出是512×m的矩阵，输出与输入的大小是一样的

3.1 Stacked Attentions

• Transformer is a Seq2Seq model (encoder + decoder).
• Encoder’s inputs are vectors X₁ ，X₂ ，X₃ ，···，X_m 。
• Decoder’s inputs are vectors X‘₁ ，X‘₂ ，X’₃ ，···，X‘_t 。
• Transformer’s encoder contains 6 stacked blocks。（Transformer的encoder包含6个blocks）
• 1 block 1 multi-head attention layer + 1 dense layer.（1个block包含两层）
  

3.2 Transformer’s Decoder

• decoder的一个block包含：Self-Attention层，Attention层，全连接层。

• 这个block需要两个输入序列，两个序列都是512维的向量，两个序列的长度分别为m和t。
  

5.1 From Single-Head to Multi-Head

• Single-head self-attention can be combined to form a multi-head self-attention.
• Single-head attention can be combined to form a multi-head attention.

5.2 Encoder Network of Transformer

• 1 encoder block ≈ multi-head self-attention + dense.
• Input shape: 512xm.
• Output shape: 512xm.
• Encoder network is a stack of 6 such blocks.（这些blocks之间不共享参数）

5.3 Decoder Network of Transformer

• 1 decoder block ≈ multi-head self-attention + multi-head attention + dense.
• Input shape： ( 512 x m，512 x t ).
• Output shape：512 x t ；
• Decoder network is a stack of 6 such blocks.（这些blocks之间不共享参数）

5.4 Transformer Model

• Transformer is Seq2Seq model; it has an encoder and a decoder.（Transformer是Seq2Seq模型，它有encoder和decoder网络，可以用来做机器翻译）
• Transformer model is not RNN.（Transformer不是RNN，它没有循环结构）
• Transformer is based on attention and self-attention 。 （Transformer完全基于attention和全连接层，Transformer和RNN的输入输出大小完全一样）
• Transformer outperforms all the state-of-the-art RNN models. （Transformer用在自然语言处理问题上效果非常好，可以完爆最好的RNN+attention，因此Transformer现在已经是业界标准）