keras自注意力机制的代码示例

Keras 自注意力机制（Self-Attention Mechanism）通常用于处理序列数据，如文本或时间序列，其中每个元素的重要性可能会随着其他元素的不同而变化。在 Keras 中，你可以使用 `tensorflow.keras.layers.MultiHeadAttention` 或 `tf.keras.layers.Attention` 来实现自注意力。以下是一个简单的代码示例：

# 首先，确保安装了所需的库
import tensorflow as tf
from tensorflow import keras

# 创建一个简单的自注意力层
class SelfAttentionLayer(keras.layers.Layer):
    def __init__(self, num_heads=8, **kwargs):
        super(SelfAttentionLayer, self).__init__(**kwargs)
        self.num_heads = num_heads
        self.dense_proj = keras.layers.Dense(units=num_heads * 64)  # 假设每个头的输出维度为64
        self.attention_layer = keras.layers.MultiHeadAttention(num_heads=num_heads, key_dim=64)
        self.layernorm_1 = keras.layers.LayerNormalization(epsilon=1e-6)
        self.layernorm_2 = keras.layers.LayerNormalization(epsilon=1e-6)
        self.dense_output = keras.layers.Dense(units=kwargs['units'] if 'units' in kwargs else num_heads * 64)

    def call(self, inputs):
        # 分解输入
        query, value, key = tf.split(inputs, num_or_size_splits=3, axis=-1)
        
        # 计算注意力权重
        attention_weights = self.attention_layer(query, key, value)
        
        # 归一化和加权求和
        out, _ = self.attention_layer(query, key, value, attention_weights=attention_weights)
        
        # 多头注意力的结果转换回原始形状
        out = tf.reshape(out, [-1, out.shape, self.num_heads, 64])
        out = tf.transpose(out, perm=[0, 2, 1, 3])  # [batch, heads, seq_len, units]

        # 进行线性变换并归一化
        out = self.layernorm_1(inputs + self.dense_proj(out))
        out = self.layernorm_2(out + self.dense_output(out))

        return out

# 使用自注意力层的例子
input_shape = (None, 128)  # 假设输入序列长度为128，可以根据实际需求调整
model = keras.models.Sequential([
    keras.Input(shape=input_shape),
    SelfAttentionLayer(units=128),  # 输出维度为128
    keras.layers.Flatten()
])

# 假设我们有一个批量大小为1的输入
inputs = tf.random.uniform((1, input_shape, input_shape))
outputs = model(inputs)

这个示例中，我们定义了一个 `SelfAttentionLayer`，它包含一个分块的注意力计算过程，然后通过线性变换和归一化步骤将其整合回原始维度。在模型中，你可以将这个自注意力层插入到序列模型的任何位置。