Transformer 模型

模型概述

Transformer 是一种基于注意力机制的深度学习模型,广泛应用于自然语言处理、时间序列预测等领域。 其核心在于自注意力机制,能够高效捕捉序列中的全局依赖关系,取代传统的 RNN 和 CNN。

基础概念

注意力机制:通过计算输入序列中各元素之间的关联,动态分配权重。
注意力机制:通过计算输入序列中各元素之间的关联,动态分配权重,捕捉重要信息。
自注意力:每个元素与序列中所有元素(包括自身)进行关联计算,生成新的表示。
多头注意力:并行运行多个自注意力,增强模型对不同关系的建模能力。

关键公式
$\text{Attention}(Q, K, V) = \text{softmax}\left(\frac{QK^T}{\sqrt{d_k}}\right)V$

此公式计算注意力权重,用于衡量输入序列中各元素的相关性。

$\text{Attention}(Q, K, V) = \text{softmax}\left(\frac{QK^T}{\sqrt{d_k}}\right)V$

此公式计算注意力权重。

$\text{MultiHead}(Q, K, V) = \text{Concat}(\text{head}_1, \text{head}_2, \dots, \text{head}_h)W^O$

多头注意力公式,通过并行计算多个注意力头,增强模型表达能力。

超参数
参数名 描述 值范围 默认值 建议值
num_layers 编码器/解码器层数 - 6 -
d_model 模型维度 - 512 -
num_heads 注意力头数 - 8 -
d_ff 前馈网络维度 - 2048 -
dropout Dropout 比率 - 0.1 -
完整计算机制

1. 输入序列 → 变成 embedding(向量表示)。
2. 加上位置编码(告诉模型顺序信息)。
3. 输入到 多层编码器/解码器:每层包含 多头自注意力 + 前馈网络 + 残差 + 层归一化。
4. 得到隐藏状态。
5. 输出层用 softmax 转换为概率,得到下一个 token 的预测分布。

优势

· 并行计算:不同于 RNN,Transformer 可以同时处理整个序列。
· 长依赖建模:自注意力能直接连接远距离元素。
· 可扩展性强:容易加深/加宽,支持大模型训练。
· 通用性强:适用于文本、图像、语音、时间序列。

用三位数预测的例子

  假设输入序列为 [123, 456, 789],Transformer 模型预测下一个三位数:
1. 将每个三位数转为 embedding。
2. 通过多头自注意力捕捉序列模式。
3. 输出预测下一个三位数(如 234)。
以下是伪代码:

动画演示

发现更多可能性

默认固定广告

免费下载 Divine Mind Power1

立即体验强大的数字序列预测与分析工具(600MB,推荐网盘下载)

下载 Windows 版1

推荐内容

默认悬浮广告