请用pytorch写出SparseAttention的代码

时间: 2023-08-31 08:33:57 浏览: 42
### 回答1: 好的,以下是一个简单的SparseAttention的代码实现示例: ```python import torch import torch.nn as nn class SparseAttention(nn.Module): def __init__(self, input_size, output_size, num_heads, dropout=0.1): super(SparseAttention, self).__init__() self.num_heads = num_heads self.head_size = output_size // num_heads self.query = nn.Linear(input_size, output_size) self.key = nn.Linear(input_size, output_size) self.value = nn.Linear(input_size, output_size) self.dropout = nn.Dropout(dropout) self.output = nn.Linear(output_size, output_size) def forward(self, inputs): batch_size, seq_len, input_size = inputs.size() # Compute query, key, and value q = self.query(inputs) k = self.key(inputs) v = self.value(inputs) # Reshape query, key, and value for multi-head attention q = q.view(batch_size, seq_len, self.num_heads, self.head_size) k = k.view(batch_size, seq_len, self.num_heads, self.head_size) v = v.view(batch_size, seq_len, self.num_heads, self.head_size) # Compute attention scores scores = torch.matmul(q, k.transpose(-2, -1)) / self.head_size**0.5 # Compute sparse attention scores mask = torch.ones(batch_size, seq_len, seq_len) for i in range(seq_len): start = max(0, i - 2) end = min(seq_len, i + 3) mask[:, i, start:end] = 0 scores.masked_fill_(mask == 1, float('-inf')) # Apply softmax to get attention probabilities attn_probs = nn.functional.softmax(scores, dim=-1) attn_probs = self.dropout(attn_probs) # Apply attention to value attn_output = torch.matmul(attn_probs, v) attn_output = attn_output.view(batch_size, seq_len, self.num_heads * self.head_size) # Apply output layer output = self.output(attn_output) output = self.dropout(output) return output ``` 其中,`SparseAttention`类包含了一个稀疏注意力机制,输入为一个三维张量`(batch_size, seq_len, input_size)`,输出为一个三维张量`(batch_size, seq_len, output_size)`。具体实现过程如下: 1. 首先,使用三个线性层(`query`、`key`和`value`)将输入转换为查询、键和值。 2. 将查询、键和值分别重塑为`(batch_size, seq_len, num_heads, head_size)`的形状,以进行多头注意力计算。 3. 计算注意力得分,并使用一个掩码矩阵来实现稀疏注意力机制。该掩码矩阵是一个形状为`(batch_size, seq_len, seq_len)`的张量,其中每个元素为0或1,表示是否需要忽略对应位置的元素。在本例中,掩码矩阵的每一行只允许与当前位置距离不超过2的元素互动,从而实现了稀疏注意力。 4. 将注意力得分应用softmax函数,得到注意力概率,并使用dropout进行正则化。 5. 使用注意力概率和值计算注意力输出,并将其重塑为`(batch_size, seq_len, output_size)`的形状。 6. 最后,使用一个线性层和dropout进行最终输出。 ### 回答2: Sure! 下面是使用PyTorch编写的SparseAttention代码: ```python import torch import torch.nn.functional as F class SparseAttention(torch.nn.Module): def __init__(self, hidden_size, num_heads, dropout_rate=0.1): super(SparseAttention, self).__init__() self.hidden_size = hidden_size self.num_heads = num_heads self.dropout_rate = dropout_rate self.qkv = torch.nn.Linear(hidden_size, hidden_size * 3) self.dropout = torch.nn.Dropout(dropout_rate) self.softmax = torch.nn.Softmax(dim=-1) def forward(self, input): qkv = self.qkv(input) # (batch_size, seq_len, hidden_size * 3) queries, keys, values = torch.chunk(qkv, 3, dim=-1) queries = queries.view(-1, self.num_heads, queries.size(1), queries.size(2) // self.num_heads) keys = keys.view(-1, self.num_heads, keys.size(1), keys.size(2) // self.num_heads) values = values.view(-1, self.num_heads, values.size(1), values.size(2) // self.num_heads) scores = torch.matmul(queries, keys.transpose(-2, -1)) / (self.hidden_size // self.num_heads)**0.5 attn_probs = self.softmax(scores) attn_probs = self.dropout(attn_probs) sparse_weighted_values = torch.matmul(attn_probs, values) sparse_weighted_values = sparse_weighted_values.view(-1, sparse_weighted_values.size(2), self.hidden_size) output = sparse_weighted_values.sum(dim=1) return output ``` 这段代码实现了SparseAttention模块,它包括一个线性层用于计算qkv,一个Softmax层用于计算注意力权重,以及一个Dropout层用于防止过拟合。在forward方法中,将输入的qkv进行分割并重新reshape,然后进行注意力计算和加权求和,最后输出结果。 希望这能够帮到你! ### 回答3: import torch import torch.nn as nn from torch.nn import functional as F class SparseAttention(nn.Module): def __init__(self, d_model, n_heads): super(SparseAttention, self).__init__() self.d_model = d_model self.n_heads = n_heads # Query projection self.query = nn.Linear(d_model, d_model * n_heads) # Key projection self.key = nn.Linear(d_model, d_model * n_heads) # Value projection self.value = nn.Linear(d_model, d_model * n_heads) def forward(self, input): batch_size, seq_len, _ = input.size() # Calculate query, key, and value query = self.query(input).view(batch_size, seq_len, self.n_heads, self.d_model) key = self.key(input).view(batch_size, seq_len, self.n_heads, self.d_model) value = self.value(input).view(batch_size, seq_len, self.n_heads, self.d_model) # Calculate attention scores scores = torch.einsum('bqhd,bkhd->bhqk', query, key) / (self.d_model ** 0.5) attn_weights = F.softmax(scores, dim=3) # Apply attention weights to value output = torch.einsum('bhqk,bkhd->bqhd', attn_weights, value) # Flatten and concatenate attention head outputs output = output.view(batch_size, seq_len, self.n_heads * self.d_model) return output # Usage example input = torch.randn(2, 5, 10) # Random input tensor with shape (batch_size, seq_len, d_model) sparse_attention_layer = SparseAttention(d_model=10, n_heads=2) # Create sparse attention layer output = sparse_attention_layer(input) # Perform forward pass to obtain output print(output.shape) # Output shape: (batch_size, seq_len, n_heads * d_model)

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