transformer NLP自注意力可视化 自注意力模型

自注意力机制

1. self-attention

• 关注输入数据的全局信息
• 没有考虑位置信息
• 计算量是序列长度的平方

每个输入ai乘以不同的矩阵，得到向量q、k、v，q表示查询向量，用q乘以所有输入的k向量得到的值再进行softmax归一化，作为输入a的权重和输入a的v向量进行点乘，加起来就得到了a对应的输出：bi

1. 把全部输入看成一个向量I,分别乘以$W^q$,$W^k$,$W^v$(模型学习出来的参数)，得到Q、K、V
2. K的转置乘以Q得到Attention的分数A，再对每一列进行归一化，得到A’
3. 将V乘以得到分数矩阵A’,得到输出O

整体过程如下

$Attention(Q,K,V)=V*softmax(K^TQ)$

2. Multi-head Self-attention

可能输入之间存在不同的相关性

3. Positional Encoding

• self-attention 没有考虑位置关系
• Positional Encoding为每个位置设置一个独一无二的位置向量 $e^i$
• 把ei加入到ai,手工设计的

4. TruncatedSelf-attention

有些序列可能会非常长，比如说语音识别，也许没必要关注全局信息，可以只输入一部分信息就可以（比如说的这一小段语音是什么），减少计算量

5. Self-attention VS CNN

• CNN可以看成简化的Self-attention
• CNN只需要考虑感受野大小里的信息，感受野是人为设计的大小；而Self-attention从全局范围来看，通过学习决定哪些地方重要，自己决定感受野大小
• Self-attention可以看成可以自己学习感受野大小的CNN
• 比较小的模型更适合小的数据集，更灵活的模型需要更大的数据集，所有self-attention需要更大量的数据

6. Self-atention VS RNN

• RNN也可以考虑全局信息（双向RNN），但是最右边（最后）的输出要考虑最左边（第一个）的输入，就需要把它一直存在memory里不能忘掉；不是并行的，是串行的
• Self-attention不存在这个问题，他的任意输入序列之间是无序的，并行的，“天涯若比邻”，比RNN块

7. Self-attention for Graph

• 将Self-attention用在图上，可以只考虑相连的节点之间的attention