transformer代码

时间: 2023-10-21 12:06:56 浏览: 32
以下是一个简单的Transformer模型的代码实现,包括Encoder和Decoder部分: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F class MultiHeadAttention(nn.Module): def __init__(self, d_model, n_heads): super(MultiHeadAttention, self).__init__() self.d_model = d_model self.n_heads = n_heads self.d_k = d_model // n_heads self.q_linear = nn.Linear(d_model, d_model) self.v_linear = nn.Linear(d_model, d_model) self.k_linear = nn.Linear(d_model, d_model) self.out_linear = nn.Linear(d_model, d_model) def forward(self, q, k, v, mask=None): bs = q.size(0) # Linear projections k = self.k_linear(k).view(bs, -1, self.n_heads, self.d_k) q = self.q_linear(q).view(bs, -1, self.n_heads, self.d_k) v = self.v_linear(v).view(bs, -1, self.n_heads, self.d_k) # Transpose to get dimensions bs * n_heads * sl * d_model k = k.transpose(1,2) q = q.transpose(1,2) v = v.transpose(1,2) # Attention scores = torch.matmul(q, k.transpose(-2,-1)) / math.sqrt(self.d_k) if mask is not None: mask = mask.unsqueeze(1) scores = scores.masked_fill(mask == 0, -1e9) scores = F.softmax(scores, dim=-1) attention = torch.matmul(scores, v) # Concatenate and linear projection concat_attention = attention.transpose(1,2).contiguous().view(bs, -1, self.d_model) output = self.out_linear(concat_attention) return output class FeedForward(nn.Module): def __init__(self, d_model, d_ff=2048, dropout=0.1): super(FeedForward, self).__init__() self.linear_1 = nn.Linear(d_model, d_ff) self.dropout = nn.Dropout(dropout) self.linear_2 = nn.Linear(d_ff, d_model) def forward(self, x): x = F.relu(self.linear_1(x)) x = self.dropout(x) x = self.linear_2(x) return x class EncoderLayer(nn.Module): def __init__(self, d_model, n_heads, dropout=0.1): super(EncoderLayer, self).__init__() self.multi_head_attention = MultiHeadAttention(d_model, n_heads) self.feed_forward = FeedForward(d_model) self.layer_norm_1 = nn.LayerNorm(d_model) self.layer_norm_2 = nn.LayerNorm(d_model) self.dropout_1 = nn.Dropout(dropout) self.dropout_2 = nn.Dropout(dropout) def forward(self, x, mask=None): # Multi-head attention attn_output = self.multi_head_attention(x, x, x, mask=mask) attn_output = self.dropout_1(attn_output) # Residual connection and layer normalization out1 = self.layer_norm_1(x + attn_output) # Feed-forward layer ff_output = self.feed_forward(out1) ff_output = self.dropout_2(ff_output) # Residual connection and layer normalization out2 = self.layer_norm_2(out1 + ff_output) return out2 class DecoderLayer(nn.Module): def __init__(self, d_model, n_heads, dropout=0.1): super(DecoderLayer, self).__init__() self.multi_head_attention_1 = MultiHeadAttention(d_model, n_heads) self.multi_head_attention_2 = MultiHeadAttention(d_model, n_heads) self.feed_forward = FeedForward(d_model) self.layer_norm_1 = nn.LayerNorm(d_model) self.layer_norm_2 = nn.LayerNorm(d_model) self.layer_norm_3 = nn.LayerNorm(d_model) self.dropout_1 = nn.Dropout(dropout) self.dropout_2 = nn.Dropout(dropout) self.dropout_3 = nn.Dropout(dropout) def forward(self, x, enc_output, src_mask=None, tgt_mask=None): # Masked multi-head attention attn_output_1 = self.multi_head_attention_1(x, x, x, mask=tgt_mask) attn_output_1 = self.dropout_1(attn_output_1) # Residual connection and layer normalization out1 = self.layer_norm_1(x + attn_output_1) # Multi-head attention with encoder output attn_output_2 = self.multi_head_attention_2(out1, enc_output, enc_output, mask=src_mask) attn_output_2 = self.dropout_2(attn_output_2) # Residual connection and layer normalization out2 = self.layer_norm_2(out1 + attn_output_2) # Feed-forward layer ff_output = self.feed_forward(out2) ff_output = self.dropout_3(ff_output) # Residual connection and layer normalization out3 = self.layer_norm_3(out2 + ff_output) return out3 class Encoder(nn.Module): def __init__(self, input_dim, d_model, n_layers, n_heads, dropout=0.1): super(Encoder, self).__init__() self.d_model = d_model self.n_layers = n_layers self.embedding = nn.Embedding(input_dim, d_model) self.pos_embedding = nn.Embedding(1000, d_model) self.layers = nn.ModuleList([EncoderLayer(d_model, n_heads, dropout) for _ in range(n_layers)]) self.dropout = nn.Dropout(dropout) def forward(self, x, mask=None): # Embedding and position encoding x = self.embedding(x) * math.sqrt(self.d_model) pos = torch.arange(0, x.size(1), device=x.device).unsqueeze(0).repeat(x.size(0), 1) pos = self.pos_embedding(pos) x = x + pos x = self.dropout(x) # Encoder layers for layer in self.layers: x = layer(x, mask) return x class Decoder(nn.Module): def __init__(self, output_dim, d_model, n_layers, n_heads, dropout=0.1): super(Decoder, self).__init__() self.d_model = d_model self.n_layers = n_layers self.embedding = nn.Embedding(output_dim, d_model) self.pos_embedding = nn.Embedding(1000, d_model) self.layers = nn.ModuleList([DecoderLayer(d_model, n_heads, dropout) for _ in range(n_layers)]) self.out_linear = nn.Linear(d_model, output_dim) self.dropout = nn.Dropout(dropout) def forward(self, x, enc_output, src_mask=None, tgt_mask=None): # Embedding and position encoding x = self.embedding(x) * math.sqrt(self.d_model) pos = torch.arange(0, x.size(1), device=x.device).unsqueeze(0).repeat(x.size(0), 1) pos = self.pos_embedding(pos) x = x + pos x = self.dropout(x) # Decoder layers for layer in self.layers: x = layer(x, enc_output, src_mask, tgt_mask) # Linear projection to output vocabulary output = self.out_linear(x) return output class Transformer(nn.Module): def __init__(self, input_dim, output_dim, d_model, n_layers, n_heads, dropout=0.1): super(Transformer, self).__init__() self.encoder = Encoder(input_dim, d_model, n_layers, n_heads, dropout) self.decoder = Decoder(output_dim, d_model, n_layers, n_heads, dropout) def forward(self, src, tgt, src_mask=None, tgt_mask=None): enc_output = self.encoder(src, src_mask) output = self.decoder(tgt, enc_output, src_mask, tgt_mask) return output ```

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