msda注意力机制代码

MDA (Multi-Directional Attention) 是一种改进的注意力机制，它允许模型在处理序列数据时同时考虑来自不同方向的信息，增强了模型的上下文理解能力。这种机制通常在自回归或Transformer架构中使用，如在语言模型或机器翻译任务中。

在实际的代码实现中，MDA通常会涉及到以下几个关键部分：

1. **查询、键和值向量**：这些是注意力机制中的核心元素，分别代表查询输入、存储的上下文信息（键）以及可能的响应（值）。

2. **注意力分数计算**：使用查询和键的相似度（通常是通过点积或余弦相似度）来计算每个位置的重要性。

3. **方向性的扩展**：这可能涉及到在编码器的不同层（前向和后向）或者单个层的不同方向（自左到右和自右到左）应用注意力。

4. **归一化和加权求和**：通常使用softmax函数对注意力分数进行归一化，然后将结果乘以值向量，最后将所有方向的结果相加。

以下是一个简化版的MDA注意力机制在PyTorch中的概念代码示例：

import torch

class MDAAttention(nn.Module):
    def __init__(self, d_model, num_heads):
        super(MDAAttention, self).__init__()
        self.num_heads = num_heads
        self.head_dim = d_model // num_heads
        self.query = nn.Linear(d_model, d_model)
        self.key = nn.Linear(d_model, d_model)
        self.value = nn.Linear(d_model, d_model)
        self.final_linear = nn.Linear(d_model, d_model)

    def forward(self, queries, keys, values, mask=None):
        # 分割为多个头
        query_heads = self.query(queries).view(-1, self.num_heads, self.head_dim)
        key_heads = self.key(keys).view(-1, self.num_heads, self.head_dim)
        value_heads = self.value(values).view(-1, self.num_heads, self.head_dim)

        # 计算注意力得分（注意这里是两个方向）
        scores_left = torch.einsum('...qhd,...khd->...hdk', query_heads, key_heads.permute(0, 2, 1))
        scores_right = torch.einsum('...qhd,...khd->...hdk', query_heads.permute(0, 2, 1), key_heads)
        scores = torch.cat((scores_left, scores_right), dim=-1)

        if mask is not None:
            scores.masked_fill_(mask.unsqueeze(1), float('-inf'))

        # 归一化
        attention_weights = F.softmax(scores, dim=-1)
        weighted_values = torch.einsum('...hdk,...vhd->...qhv', attention_weights, value_heads)

        # 合并头部
        concatenated_heads = weighted_values.view(-1, self.num_heads * self.head_dim)
        output = self.final_linear(concatenated_heads)

        return output