李宏毅《機(jī)器學(xué)習(xí)》2021版第13-14講-Transformer

李宏毅《機(jī)器學(xué)習(xí)》2021版第13-14講——TransformerTransformerSeq2Seq輸出label數(shù)由機(jī)器??決定。seq2seq臺語翻譯臺語語?+中?字幕作為data臺語翻譯1臺語翻譯2臺語翻譯3臺語語?合成臺語合成Seq2Seqforchatbotoutput是responseChatbotMoreNLPapplications…-Q&AQAcanbedonebyseq2seq.輸?question，context，seq2seq處理后輸出是answer。Q&A不同NLP任務(wù)需要定制化模型定制NLPSeq2Seqforsyntacticparsing句法解析，輸出是?個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)，但這個(gè)結(jié)構(gòu)也可以對應(yīng)到sequence的形式SyntacticparsingSeq2Seqformulti-labelclassificationmulti-label意思是同?個(gè)東西可以屬于不只?個(gè)class。Seq2seq可以??決定輸出?個(gè)class。Multi-labelSeq2SeqforobjectdetectionObjectdetectionSeq2Seq怎么做？Encoder—>DecoderSeq2Seq怎么做EncoderEncoder就是輸出相同長度的向量，transformer的encoder?的就是self-attention.Encoder.pngEncoder的架構(gòu)Encoder的?個(gè)block??做的是好?個(gè)layer做的事情。Encoder架構(gòu)Transformer的block做的更復(fù)雜，在self-attention輸出后還要疊加輸?作為新的輸出，這個(gè)結(jié)構(gòu)就叫residualconnection。再做layernormalization，對同?個(gè)feature的不同dimension計(jì)算均值和標(biāo)準(zhǔn)差。這個(gè)輸出才是FC的輸?，F(xiàn)C那邊也有residual的架構(gòu)，也再做?次layernormalization。Residualconnectiontransformer的input先加position，然后transformer的encoder?的Add&Norm就是Residual+Layernorm的意思。Transformerencoder上?講的是最原始的transformer的架構(gòu)，但不?定是最optimization的。MoretransformerDecoder有2種，最常見是Autoregressive。Autoregressive先讀?encoder的輸出作為decoder的輸?。先給?個(gè)特殊的符號，代表開始begin。接下來會吐出?個(gè)向量，這個(gè)向量的長度跟輸出的vocab的長度相同。每個(gè)word都會對應(yīng)?個(gè)分?jǐn)?shù)。這個(gè)分?jǐn)?shù)是softmax得到的distribution的值，加起來總和為1。分?jǐn)?shù)最?的值就是這個(gè)向量的輸出。現(xiàn)在輸出的“機(jī)”這個(gè)字加?到下?步的輸?。Autoregressive1Autoregressive2Decoder的架構(gòu)Decoder的結(jié)構(gòu)?encoder還復(fù)雜?點(diǎn)，Decoder架構(gòu)1Encoder結(jié)構(gòu)和decoder結(jié)構(gòu)放?起，可以發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)就差中間這?塊。Decoder架構(gòu)2Decoder架構(gòu)3還可以看到decoder再第?步的multi-head基礎(chǔ)上還加了?個(gè)mask，mask什么意思呢？Decoder架構(gòu)4Mask是這樣的，原來的self-attention需要先看所有輸?再計(jì)算，加?mask可以，輸出b1的時(shí)候只考慮a1的資訊，不考慮a234的資訊。產(chǎn)?b2的時(shí)候只考慮a1、a2的資訊，不考慮a3、a4。產(chǎn)?b3的時(shí)候只考慮a1、a2、a3，不考慮a4。Mask1矩陣運(yùn)算時(shí)也?樣，b2的計(jì)算只考慮a1、a2.Mask2Whymask？因?yàn)镈ecoder的時(shí)候，a1、a2、a3、a4是順次產(chǎn)?的，所以輸出b2的時(shí)候還沒有a3、a4，所以沒辦法像encoder?樣計(jì)算全局。WhymaskDecoder怎么決定輸出長度？可以設(shè)置?個(gè)END的符號來表?斷。ENDNon-autoregressive(NAT)NATNAT不是?次產(chǎn)??個(gè)字，是?次產(chǎn)?整個(gè)句?。怎么決定NATdecoder的輸出的長度？-解決1:扔?個(gè)classifier去決定輸出長度。-解決2:不管三七?之?先給N個(gè)begin，看哪?輸出了END，END右邊的輸出就扔掉。NAT的好處：平?化；輸出長度可控。NATdecoderEncoder和Decoder中間怎么傳遞？傳遞靠剛剛Decoder遮住的部分叫cross-attention，它有2個(gè)輸?來?encoder，有1個(gè)輸?來?decoder。Cross-attentionEncoder輸出a1、a2、a3，先有begin，再經(jīng)過帶mask的self-attention得到?個(gè)向量，乘上?個(gè)lineartransform后得到query。a1、a2、a3得到三個(gè)k，q和三個(gè)k相乘得到attentionscore，接下來a1、a2、a3乘上v1、v2、v3，再把它vksum（加權(quán)）加起來得到v，這個(gè)v再丟給fully-connect。Cross-attention計(jì)算Crossattentionrefseq2seq語?辨識不同的cross?式Training?如翻譯“機(jī)”這個(gè)字，正確答案是?個(gè)one-hot的vector，decoder的輸出是?組probability，要做的就是使“機(jī)”的probability越接近1越好，也就是minimizecrossentropy。這個(gè)機(jī)制像分類問題。Minimizecrossentropy現(xiàn)在就是希望所有output的crossentropy越?越好。Decoder的輸?就是正確答案，這個(gè)技術(shù)就是TeacherForcing。但是做測試的時(shí)候沒有正確答案，那這中間的mismatch要怎么辦？Teacherforcing訓(xùn)練的TipsTips1:CopyMechanism從輸??復(fù)制?些東西出來。?如chat-bot復(fù)制username。Copymechanismg?如summarization提煉摘要SummarizationTips2:GuidedAttention有時(shí)候機(jī)器會犯?些低級錯(cuò)誤。?如會漏掉部分輸?，這時(shí)候可以強(qiáng)制機(jī)器看完全部的輸?，這個(gè)技術(shù)就叫GuidedAttention。就是讓機(jī)器以固定的attention模式學(xué)習(xí)。GuidedattentionTips3:BeamSearch假設(shè)現(xiàn)在decoder只能輸出2種輸出A、B，每次就決定AB選哪?個(gè)，單次選分?jǐn)?shù)?較?的那個(gè)。這個(gè)路徑就叫GreedyDecoding。但是存在別的路徑得到的結(jié)果?這個(gè)路徑好的可能性，但是?沒辦法窮舉所有路徑，這時(shí)候就引?BeamSearch技術(shù)。Beamsearch但是這個(gè)技術(shù)有時(shí)候有?，有時(shí)候沒有?。如果答案只有?種可能性，beamsearch?較有?，如果答案?較隨機(jī)性，那就不太好?。?如語?合成、TTS。SamplingOptimizingEvaluationMetricsvalidation的時(shí)候是考慮BLEUscore，是算完?整句話再跟正確答案?較，但是訓(xùn)練的時(shí)候是minimizecrossentropy，minimizecrossentropy可以最?化BLEUscore嗎？不?定。那能不能訓(xùn)練的時(shí)候考慮BLEUscore？沒有那么容易，BLEUscore很復(fù)雜，沒法做微分和gradientdescending。有?個(gè)答案是：遇到optimize問題?法解決的時(shí)候，總是?reinforcementlearning(RL)。BLEUExposureBias前?提到的訓(xùn)練能看正確答案，測試的時(shí)候看不到正確答案導(dǎo)致的mismatch的問題就叫ExposureBias。Exposurebias測試的時(shí)候因?yàn)闆]有正確答案，只要有?個(gè)錯(cuò)，就會?步錯(cuò)步步錯(cuò)。解決：訓(xùn)練的時(shí)候加??些錯(cuò)誤的東西，這個(gè)技術(shù)叫ScheduledSampling。Scheduledsampling我??的Transformer總結(jié)：Transformer解決Seq2Seq的任務(wù)，label輸出數(shù)由機(jī)器??決定，應(yīng)?如臺語語?翻譯、語?合成、Chatbot、Q&A、句法解析、multi-label分類、object-detect等。Seq2Seq由encoder和decoder組成，Encoder輸出跟輸?相同長度的向量，transformer的encoder?的就是self-attention。Encoder的?個(gè)block是multi-headattention，Transformer的encoder的block的結(jié)構(gòu)在self-attention和Fully-connection后?加（Residualconnection[原輸?+輸出作為新輸出]+Layernorm）結(jié)構(gòu)。Decoder最常見是Autoregressive結(jié)構(gòu)，有begin和end符號決定開始結(jié)束，每?個(gè)單位的輸出是softmax得到的distribution的最?值。Decoder在第?步的multi-head基礎(chǔ)上還加了?個(gè)mask，意思是輸出output的時(shí)候只看之前的輸出結(jié)果不?看全局輸出。Decoder還有?種Non-autoregressive(NAT)結(jié)構(gòu)，不是?次?個(gè)字，可以平?化輸出整個(gè)句?且長度可控。Transformer的Encoder和Decoder的傳遞靠Decoder中間的cro