草庐IT

【机器学习】李宏毅——自注意力机制(Self-attention)

FavoriteStar 2023-03-28 原文

前面我们所讲的模型,输入都是一个向量,但有没有可能在某些场景中输入是多个向量,即一个向量集合,并且这些向量的数目并不是固定的呢

这一类的场景包括文字识别、语音识别、图网络等等。

那么先来考虑输出的类型,如果对于输入是多个数目不定的向量,可以有以下这几种输出方式:

  • 每个向量对应一个输出:输出的数目与输入向量的数目一致,例如下图的词性识别、语调识别、状态识别等等

  • 只有单个输出:这种应用于例如判断一段话的正负面作用、语音辨认说话者等等,如下图:

  • 机器自己决定输出多少个结果(seq2seq):如翻译、语音转文字等等

Sequence Labeling(输入输出数目一致)

最简单的思路当然是将每一个向量单独作为一个输入,然后将其丢入到一个全连接之中,每个单独产生结果。但是这种方法的问题在于没办法考虑前后向量之间的联系。那么转换另一个思路就是开一个window,每次将window中的向量一起输入到全连接网络中,如下图:

这种方式的问题在于如果遇到某些场景需要全部向量都考虑,但是我们无法事先知道这个场景中向量的数目,我们也就很难调整我们的window去适应。在这种情况下就需要用到自注意力机制了。

Self-attention

可以将自注意力机制看成一层,其接受所有向量的输入,然后输出的数目跟输入的数目的是一样的,可以认为它的每个输出都是考虑了整个向量集之后的结果,之后再将这些输出每个单独放入一个全连接网络中来得到输出,这样可以显著的降低全连接网络的参数量。并且这个也可以多次使用,自注意力后FC再自注意力再FC等等。

那么接下来的问题就是这个机制如何接受输入并作出相应的输出。这边以第一个向量对应的第一个输出为例:

  1. 计算每个输入向量之间的关联性:计算关联性\(\alpha\)有很多种方法:

最常见的是这种Dot-product,就是将两个向量分别乘以一个矩阵,得到新的向量,然后再进行点乘得到一个数值,也就是\(\alpha\)

  1. 计算出两两向量之间的相关性后进行Sortmax:如下图:

  2. 对每个向量再乘以一个另外的矩阵得到一个新的向量,再进行加权和得到结果

哪一个向量对应的\(\alpha\)(attention score)越大,那么得到的b就越接近于它所计算出来的\(v\),这就是最终结果了

从矩阵角度理解全过程

  1. 由于每一个输入向量都需要计算\(q,k,v\)三个向量,因此可以利用矩阵的形式更加简洁方便的进行计算:

  1. 计算\(\alpha\)也是同理:

  1. 计算b也是转换成矩阵操作:

而经过上述的分析,可以看到需要学习的参数只有\(W^q,W^k,W^v\)而已

Multi-head Self-attention

这是认为不同的输入向量之间可能不止有一种相关性,因此:

各种参数都有多重,只不过各自算各自的

Position embedding

在前面的自注意力过程中,我们并没有关注到各个输入向量之间的位置信息!这在一些场景里面是很关键的一部分信息,但是我们只是计算了各自的相关性没有考虑到位置信息,因此需要加上Position embedding:

只需要在每个输入向量上加上一个\(e^i\)即可,这个里面就包含了具体的位置信息,而如何产生\(e^i\)仍然是一个在研究的问题

CNN与Self-attention

事实上,CNN是受限制的Self-attention,也就是Self-attention的特例,Self-attention可以通过某些设计和限制就可以变成CNN,完成和CNN同样的任务

RNN与Self-attention

RNN也是处理输入是向量序列问题的算法,其具体过程就是一开始有一个memory,它和第一个输入向量一起输入到RNN中将会输出一个向量,该向量一方面放入全连接网络中得到一个输出,另一方面和下一个输入向量一起作为下一个RNN的输入,以此类推

而它们的区别在于:

  • 对不同位置的考虑:在RNN中如果最后一个黄色的输出向量希望它能够与第一个输入的蓝色向量有关,那么就需要蓝色向量从一开始输入就一直被记得,直到最后一个;而在Self-attention则不用考虑到这个问题,计算就已经是统筹兼顾了
  • 计算的平行性:RNN是无法进行平行计算的,而Self-attention是可以的。

有关【机器学习】李宏毅——自注意力机制(Self-attention)的更多相关文章

  1. ruby - 在 Windows 机器上使用 Ruby 进行开发是否会适得其反? - 2

    这似乎非常适得其反,因为太多的gem会在window上破裂。我一直在处理很多mysql和ruby​​-mysqlgem问题(gem本身发生段错误,一个名为UnixSocket的类显然在Windows机器上不能正常工作,等等)。我只是在浪费时间吗?我应该转向不同的脚本语言吗? 最佳答案 我在Windows上使用Ruby的经验很少,但是当我开始使用Ruby时,我是在Windows上,我的总体印象是它不是Windows原生系统。因此,在主要使用Windows多年之后,开始使用Ruby促使我切换回原来的系统Unix,这次是Linux。Rub

  2. LC滤波器设计学习笔记(一)滤波电路入门 - 2

    目录前言滤波电路科普主要分类实际情况单位的概念常用评价参数函数型滤波器简单分析滤波电路构成低通滤波器RC低通滤波器RL低通滤波器高通滤波器RC高通滤波器RL高通滤波器部分摘自《LC滤波器设计与制作》,侵权删。前言最近需要学习放大电路和滤波电路,但是由于只在之前做音乐频谱分析仪的时候简单了解过一点点运放,所以也是相当从零开始学习了。滤波电路科普主要分类滤波器:主要是从不同频率的成分中提取出特定频率的信号。有源滤波器:由RC元件与运算放大器组成的滤波器。可滤除某一次或多次谐波,最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联,可对主要次谐波(3、5、7)构成低阻抗旁路。无源滤波器:无源滤波器,又称

  3. CAN协议的学习与理解 - 2

    最近在学习CAN,记录一下,也供大家参考交流。推荐几个我觉得很好的CAN学习,本文也是在看了他们的好文之后做的笔记首先是瑞萨的CAN入门,真的通透;秀!靠这篇我竟然2天理解了CAN协议!实战STM32F4CAN!原文链接:https://blog.csdn.net/XiaoXiaoPengBo/article/details/116206252CAN详解(小白教程)原文链接:https://blog.csdn.net/xwwwj/article/details/105372234一篇易懂的CAN通讯协议指南1一篇易懂的CAN通讯协议指南1-知乎(zhihu.com)视频推荐CAN总线个人知识总

  4. 深度学习部署:Windows安装pycocotools报错解决方法 - 2

    深度学习部署:Windows安装pycocotools报错解决方法1.pycocotools库的简介2.pycocotools安装的坑3.解决办法更多Ai资讯:公主号AiCharm本系列是作者在跑一些深度学习实例时,遇到的各种各样的问题及解决办法,希望能够帮助到大家。ERROR:Commanderroredoutwithexitstatus1:'D:\Anaconda3\python.exe'-u-c'importsys,setuptools,tokenize;sys.argv[0]='"'"'C:\\Users\\46653\\AppData\\Local\\Temp\\pip-instal

  5. ruby-on-rails - 如何使用 ruby​​ 从 self 方法调用另一个方法? - 2

    #app/models/product.rbclassProduct我从Controller调用方法1。当我运行程序时。我收到一个错误:method_missing(atlinemethod2(param2)).rbenv/versions/2.3.1/lib/ruby/gems/2.3.0/gems/activerecord-5.0.0/lib/active_record/relation/batches.rb:59:in`block(2levels)infind_each... 最佳答案 classProduct说明:第一个是类

  6. ruby - 在参数为 `yield self` 的方法中使用 `&block` 和在没有参数 `yield self` 的方法中使用 `&block` 有什么区别吗? - 2

    我明白了defa(&block)block.call(self)end和defa()yieldselfend导致相同的结果,如果我假设有这样一个blocka{}。我的问题是-因为我偶然发现了一些这样的代码,它是否有任何区别或者是否有任何优势(如果我不使用变量/引用block):defa(&block)yieldselfend这是一个我不理解&block用法的具体案例:defrule(code,name,&block)@rules=[]if@rules.nil?@rules 最佳答案 我能想到的唯一优点就是自省(introspecti

  7. ruby - 我的 Ruby IRC 机器人没有连接到 IRC 服务器。我究竟做错了什么? - 2

    require"socket"server="irc.rizon.net"port="6667"nick="RubyIRCBot"channel="#0x40"s=TCPSocket.open(server,port)s.print("USERTesting",0)s.print("NICK#{nick}",0)s.print("JOIN#{channel}",0)这个IRC机器人没有连接到IRC服务器,我做错了什么? 最佳答案 失败并显示此消息::irc.shakeababy.net461*USER:Notenoughparame

  8. ruby - 我正在学习编程并选择了 Ruby。我应该升级到 Ruby 1.9 吗? - 2

    我完全不是程序员,正在学习使用Ruby和Rails框架进行编程。我目前正在使用Ruby1.8.7和Rails3.0.3,但我想知道我是否应该升级到Ruby1.9,因为我真的没有任何升级的“遗留”成本。缺点是什么?我是否会遇到与普通gem的兼容性问题,或者甚至其他我不太了解甚至无法预料的问题? 最佳答案 你应该升级。不要坚持从1.8.7开始。如果您发现不支持1.9.2的gem,请避免使用它们(因为它们很可能不被维护)。如果您对gem是否兼容1.9.2有任何疑问,您可以在以下位置查看:http://www.railsplugins.or

  9. ruby - 从另一个私有(private)方法中使用 self.xxx() 调用私有(private)方法 xxx,导致错误 "private method ` xxx' called” - 2

    我正在尝试获得良好的Ruby编码风格。为防止意外调用具有相同名称的局部变量,我总是在适当的地方使用self.。但是现在我偶然发现了这个:classMyClass上面的代码导致错误privatemethodsanitize_namecalled但是当删除self.并仅使用sanitize_name时,它会起作用。这是为什么? 最佳答案 发生这种情况是因为无法使用显式接收器调用私有(private)方法,并且说self.sanitize_name是显式指定应该接收sanitize_name的对象(self),而不是依赖于隐式接收器(也是

  10. ruby-on-rails - self 在 Rails 模型中的值(value)是什么?为什么没有明显的实例方法可用? - 2

    我的rails3.1.6应用程序中有一个自定义访问器方法,它为一个属性分配一个值,即使该值不存在。my_attr属性是一个序列化的哈希,除非为空白,否则应与给定值合并指定了值,在这种情况下,它将当前值设置为空值。(添加了检查以确保值是它们应该的值,但为简洁起见被删除,因为它们不是我的问题的一部分。)我的setter定义为:defmy_attr=(new_val)cur_val=read_attribute(:my_attr)#storecurrentvalue#makesureweareworkingwithahash,andresetvalueifablankvalueisgiven

随机推荐