Transformer模型中的多头注意力机制探究

发布时间: 2024-05-01 23:37:48 阅读量: 22 订阅数: 30
![Transformer模型中的多头注意力机制探究](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/af95a4e0c00841739d219cce5c612d4f.png) # 1. 注意力机制概述 注意力机制是一种神经网络技术,它允许模型专注于输入序列中最重要的部分。它在自然语言处理(NLP)和计算机视觉等领域取得了巨大的成功。 注意力机制的基本思想是为每个输入元素分配一个权重,表示该元素相对于其他元素的重要性。然后,这些权重用于加权输入元素,产生一个表示输入序列中重要部分的上下文向量。 # 2. 多头注意力机制的理论基础 ### 2.1 多头注意力机制的原理 多头注意力机制是一种注意力机制,它将输入序列分解为多个子空间,并在每个子空间中计算注意力权重。具体来说,多头注意力机制的原理如下: 1. **线性投影:**将输入序列 Q(查询)、K(键)和 V(值)通过线性投影层映射到多个子空间,每个子空间对应一个注意力头。 2. **计算注意力权重:**在每个子空间中,计算查询 Q 与键 K 的点积,并通过 softmax 函数归一化,得到注意力权重。 3. **加权求和:**将注意力权重与值 V 相乘,并求和,得到每个子空间的输出。 4. **拼接:**将所有子空间的输出拼接在一起,得到多头注意力机制的最终输出。 **数学公式:** ```python def multi_head_attention(Q, K, V, num_heads): # 线性投影 Q = Q @ W_Q K = K @ W_K V = V @ W_V # 分割成多个子空间 Q = Q.reshape(batch_size, seq_len, num_heads, d_k) K = K.reshape(batch_size, seq_len, num_heads, d_k) V = V.reshape(batch_size, seq_len, num_heads, d_v) # 计算注意力权重 attn = Q @ K.transpose(-2, -1) / sqrt(d_k) attn = attn.softmax(-1) # 加权求和 output = attn @ V # 拼接 output = output.reshape(batch_size, seq_len, num_heads * d_v) return output ``` **参数说明:** * Q:查询序列 * K:键序列 * V:值序列 * num_heads:注意力头的数量 * d_k:键向量的维度 * d_v:值向量的维度 ### 2.2 多头注意力机制的优势 多头注意力机制相较于传统的注意力机制具有以下优势: * **捕捉多重语义信息:**通过多个注意力头,多头注意力机制能够捕捉输入序列中的不同语义信息,从而增强模型的表征能力。 * **并行计算:**多个注意力头可以并行计算,提高了模型的训练和推理效率。 * **鲁棒性强:**多头注意力机制对输入序列中的噪声和干扰具有较强的鲁棒性,提高了模型的泛化能力。 **表格:多头注意力机制与传统注意力机制的对
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