transformer tensorflow实现

时间: 2023-09-24 17:13:51 浏览: 54
Transformer 是一种基于自注意力机制的神经网络架构,用于处理序列数据,如文本。在 TensorFlow 中实现 Transformer 可以通过使用 TensorFlow 的 API 和库来完成。 下面是一个简单的示例代码,展示了如何使用 TensorFlow 实现一个基本的 Transformer 模型: ```python import tensorflow as tf from tensorflow.keras.layers import Input, Dense, Dropout from tensorflow.keras.models import Model from tensorflow.keras.optimizers import Adam def transformer_model(input_vocab_size, target_vocab_size, d_model, num_heads, dff, num_layers, dropout_rate): # Encoder inputs = Input(shape=(None, input_vocab_size)) enc_padding_mask = tf.keras.layers.Lambda( lambda x: tf.cast(tf.math.equal(tf.reduce_
相关问题

transformer模型 tensorflow实现

这里是一个简单的Transformer模型的TensorFlow实现,仅供参考: ```python import tensorflow as tf class MultiHeadAttention(tf.keras.layers.Layer): def __init__(self, d_model, num_heads): super(MultiHeadAttention, self).__init__() self.num_heads = num_heads self.d_model = d_model assert d_model % self.num_heads == 0 self.depth = d_model // self.num_heads self.wq = tf.keras.layers.Dense(d_model) self.wk = tf.keras.layers.Dense(d_model) self.wv = tf.keras.layers.Dense(d_model) self.dense = tf.keras.layers.Dense(d_model) def split_heads(self, x, batch_size): x = tf.reshape(x, (batch_size, -1, self.num_heads, self.depth)) return tf.transpose(x, perm=[0, 2, 1, 3]) def call(self, q, k, v, mask): batch_size = tf.shape(q)[0] q = self.wq(q) k = self.wk(k) v = self.wv(v) q = self.split_heads(q, batch_size) k = self.split_heads(k, batch_size) v = self.split_heads(v, batch_size) scaled_attention, attention_weights = scaled_dot_product_attention(q, k, v, mask) scaled_attention = tf.transpose(scaled_attention, perm=[0, 2, 1, 3]) concat_attention = tf.reshape(scaled_attention, (batch_size, -1, self.d_model)) output = self.dense(concat_attention) return output, attention_weights def scaled_dot_product_attention(q, k, v, mask): matmul_qk = tf.matmul(q, k, transpose_b=True) dk = tf.cast(tf.shape(k)[-1], tf.float32) scaled_attention_logits = matmul_qk / tf.math.sqrt(dk) if mask is not None: scaled_attention_logits += (mask * -1e9) attention_weights = tf.nn.softmax(scaled_attention_logits, axis=-1) output = tf.matmul(attention_weights, v) return output, attention_weights class EncoderLayer(tf.keras.layers.Layer): def __init__(self, d_model, num_heads, dff, rate=0.1): super(EncoderLayer, self).__init__() self.mha = MultiHeadAttention(d_model, num_heads) self.ffn = point_wise_feed_forward_network(d_model, dff) self.layernorm1 = tf.keras.layers.LayerNormalization(epsilon=1e-6) self.layernorm2 = tf.keras.layers.LayerNormalization(epsilon=1e-6) self.dropout1 = tf.keras.layers.Dropout(rate) self.dropout2 = tf.keras.layers.Dropout(rate) def call(self, x, training, mask): attn_output, _ = self.mha(x, x, x, mask) attn_output = self.dropout1(attn_output, training=training) out1 = self.layernorm1(x + attn_output) ffn_output = self.ffn(out1) ffn_output = self.dropout2(ffn_output, training=training) out2 = self.layernorm2(out1 + ffn_output) return out2 def point_wise_feed_forward_network(d_model, dff): return tf.keras.Sequential([ tf.keras.layers.Dense(dff, activation='relu'), tf.keras.layers.Dense(d_model) ]) class Encoder(tf.keras.layers.Layer): def __init__(self, num_layers, d_model, num_heads, dff, input_vocab_size, maximum_position_encoding, rate=0.1): super(Encoder, self).__init__() self.d_model = d_model self.num_layers = num_layers self.embedding = tf.keras.layers.Embedding(input_vocab_size, d_model) self.pos_encoding = positional_encoding(maximum_position_encoding, self.d_model) self.enc_layers = [EncoderLayer(d_model, num_heads, dff, rate) for _ in range(num_layers)] self.dropout = tf.keras.layers.Dropout(rate) def call(self, x, training, mask): seq_len = tf.shape(x)[1] x = self.embedding(x) x *= tf.math.sqrt(tf.cast(self.d_model, tf.float32)) x += self.pos_encoding[:, :seq_len, :] x = self.dropout(x, training=training) for i in range(self.num_layers): x = self.enc_layers[i](x, training, mask) return x def positional_encoding(position, d_model): angle_rads = get_angles(np.arange(position)[:, np.newaxis], np.arange(d_model)[np.newaxis, :], d_model) # apply sin to even indices in the array; 2i sines = np.sin(angle_rads[:, 0::2]) # apply cos to odd indices in the array; 2i+1 cosines = np.cos(angle_rads[:, 1::2]) pos_encoding = np.concatenate([sines, cosines], axis=-1) pos_encoding = pos_encoding[np.newaxis, ...] return tf.cast(pos_encoding, dtype=tf.float32) def get_angles(pos, i, d_model): angle_rates = 1 / np.power(10000, (2 * (i // 2)) / np.float32(d_model)) return pos * angle_rates class Transformer(tf.keras.Model): def __init__(self, num_layers, d_model, num_heads, dff, input_vocab_size, maximum_position_encoding, rate=0.1): super(Transformer, self).__init__() self.encoder = Encoder(num_layers, d_model, num_heads, dff, input_vocab_size, maximum_position_encoding, rate) self.final_layer = tf.keras.layers.Dense(1, activation='sigmoid') def call(self, inp, training, enc_padding_mask): enc_output = self.encoder(inp, training, enc_padding_mask) final_output = self.final_layer(enc_output) return final_output ``` 这个模型包括了Transformer中的self-attention和feed-forward layers,可以作为一个encoder使用。可以根据需要进行修改和扩展。

transformer tensorflow代码

Transformer是一种非常流行的深度学习模型,用于处理序列数据,特别是在自然语言处理任务中表现出色。下面是一个简单的Transformer的TensorFlow代码示例: ```python import tensorflow as tf from tensorflow.keras.layers import Dense, Dropout from tensorflow.keras import Model class Transformer(Model): def __init__(self, num_layers, d_model, num_heads, dff, input_vocab_size, target_vocab_size, pe_input, pe_target, rate=0.1): super(Transformer, self).__init__() self.encoder = Encoder(num_layers, d_model, num_heads, dff, input_vocab_size, pe_input, rate) self.decoder = Decoder(num_layers, d_model, num_heads, dff, target_vocab_size, pe_target, rate) self.final_layer = Dense(target_vocab_size) def call(self, inp, tar, training, enc_padding_mask, look_ahead_mask, dec_padding_mask): enc_output = self.encoder(inp, training, enc_padding_mask) dec_output, attention_weights = self.decoder(tar, enc_output, training, look_ahead_mask, dec_padding_mask) final_output = self.final_layer(dec_output) return final_output, attention_weights class EncoderLayer(tf.keras.layers.Layer): def __init__(self, d_model, num_heads, dff, rate=0.1): super(EncoderLayer, self).__init__() self.mha = MultiHeadAttention(d_model, num_heads) self.ffn = point_wise_feed_forward_network(d_model, dff) self.layer_norm1 = tf.keras.layers.LayerNormalization(epsilon=1e-6) self.layer_norm2 = tf.keras.layers.LayerNormalization(epsilon=1e-6) self.dropout1 = Dropout(rate) self.dropout2 = Dropout(rate) def call(self, x, training, mask): attn_output, _ = self.mha(x, x, x, mask) attn_output = self.dropout1(attn_output, training=training) out1 = self.layer_norm1(x + attn_output) ffn_output = self.ffn(out1) ffn_output = self.dropout2(ffn_output, training=training) out2 = self.layer_norm2(out1 + ffn_output) return out2 class DecoderLayer(tf.keras.layers.Layer): def __init__(self, d_model, num_heads, dff, rate=0.1): super(DecoderLayer, self).__init__() self.mha1 = MultiHeadAttention(d_model, num_heads) self.mha2 = MultiHeadAttention(d_model, num_heads) self.ffn = point_wise_feed_forward_network(d_model, dff) self.layer_norm1 = tf.keras.layers.LayerNormalization(epsilon=1e-6) self.layer_norm2 = tf.keras.layers.LayerNormalization(epsilon=1e-6) self.layer_norm3 = tf.keras.layers.LayerNormalization(epsilon=1e-6) self.dropout1 = Dropout(rate) self.dropout2 = Dropout(rate) self.dropout3 = Dropout(rate) def call(self, x, enc_output, training, look_ahead_mask, padding_mask): attn1, attn_weights_block1 = self.mha1(x, x, x, look_ahead_mask) attn1 = self.dropout1(attn1, training=training) out1 = self.layer_norm1(attn1 + x) attn2, attn_weights_block2 = self.mha2(enc_output, enc_output, out1, padding_mask) attn2 = self.dropout2(attn2, training=training) out2 = self.layer_norm2(attn2 + out1) ffn_output = self.ffn(out2) ffn_output = self.dropout3(ffn_output, training=training) out3 = self.layer_norm3(ffn_output + out2) return out3, attn_weights_block1, attn_weights_block2 # 其他辅助函数和类的实现省略... # 创建一个Transformer模型实例 num_layers = 4 d_model = 128 num_heads = 8 dff = 512 input_vocab_size = 10000 target_vocab_size = 8000 dropout_rate = 0.1 transformer = Transformer(num_layers, d_model, num_heads, dff, input_vocab_size, target_vocab_size, pe_input=input_vocab_size, pe_target=target_vocab_size, rate=dropout_rate) # 定义损失函数和优化器 loss_object = tf.keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy(from_logits=True, reduction='none') def loss_function(real, pred): mask = tf.math.logical_not(tf.math.equal(real, 0)) loss_ = loss_object(real, pred) mask = tf.cast(mask, dtype=loss_.dtype) loss_ *= mask return tf.reduce_mean(loss_) optimizer = tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.001, beta_1=0.9, beta_2=0.98, epsilon=1e-9) # 定义评估指标 train_loss = tf.keras.metrics.Mean(name='train_loss') train_accuracy = tf.keras.metrics.SparseCategoricalAccuracy(name='train_accuracy') # 定义训练步骤 @tf.function def train_step(inp, tar): tar_inp = tar[:, :-1] tar_real = tar[:, 1:] enc_padding_mask, combined_mask, dec_padding_mask = create_masks(inp, tar_inp) with tf.GradientTape() as tape: predictions, _ = transformer(inp, tar_inp, True, enc_padding_mask, combined_mask, dec_padding_mask) loss = loss_function(tar_real, predictions) gradients = tape.gradient(loss, transformer.trainable_variables) optimizer.apply_gradients(zip(gradients, transformer.trainable_variables)) train_loss(loss) train_accuracy(tar_real, predictions) # 进行训练 EPOCHS = 10 for epoch in range(EPOCHS): train_loss.reset_states() train_accuracy.reset_states() for (batch, (inp, tar)) in enumerate(dataset): train_step(inp, tar) if batch % 50 == 0: print('Epoch {} Batch {} Loss {:.4f} Accuracy {:.4f}'.format(epoch + 1, batch, train_loss.result(), train_accuracy.result())) # 相关问题: 1. Transformer是什么? 2. Transformer的优势是什么? 3. Transformer的核心组件有哪些? 4. Transformer的训练过程是怎样的? 5. Transformer在自然语言处理任务中的应用有哪些? 6. Transformer与传统的循环神经网络有什么区别? 7. Transformer的注意力机制是如何工作的? 8. Transformer的编码器和解码器分别是做什么的? 9. Transformer的损失函数是什么? 10. Transformer的优化器是什么? 11. Transformer的超参数有哪些? 12. Transformer的训练过程中如何处理输入和输出序列的长度不一致的情况? 13. Transformer的预测过程是怎样的? 14. Transformer的推理速度如何? 15. Transformer的变种模型有哪些? 16. Transformer在机器翻译任务中的应用示例是什么? 17. Transformer在文本生成任务中的应用示例是什么? 18. Transformer在问答系统中的应用示例是什么? 19. Transformer在语音识别任务中的应用示例是什么? 20. Transformer在图像处理任务中的应用示例是什么? ``` 请注意,上述代码只是一个简单的示例,实际使用时可能需要根据具体任务进行适当修改和调整。

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