04通俗理解自注意力机制（self-attention）

04浅谈自注意力机制（self-attention）

1. 基本概念

注意力机制
是Transformer模型的核心。它的作用是让模型能够“关注”输入数据的不同部分，而不是一次只处理一个词。比如，当模型在处理一句话时，它可以同时考虑句子中所有的词，而不是一个一个地看过去。这种机制使得模型在处理长句子时更加有效。

多头注意力
Transformer模型还有一个重要特性叫做“多头注意力”（Multi-head Attention）。这意味着模型可以在不同的“头”上进行多个注意力操作，从而捕捉到更多的信息。这就像同时有多个视角在看同一个东西，每个视角都能看到一些不同的细节。

2. 注意力机制（Attention Mechanism）

注意力机制是Transformer的核心。自注意力（Self-Attention）操作是基于Transformer 的机器翻译模型的基本操作，在源语言的编码和目标语言的生成中频繁地被使用以建模源语言、目标语言任意两个单词之间的依赖关系。给定由单词语义嵌入及其位置编码叠加得到的输入表示{xi ∈ Rd}ti=1，为了实现对上下文语义依赖的建模，进一步引入在自注意力机制中涉及到的三个元素：查询qi（Query），键ki（Key），值vi
（Value）。在编码输入序列中每一个单词的表示的过程中，这三个元素用于计算上下文单词所对应的权重得分。直观地说，这些权重反映了在编码当前单词的表示时，对于上下文不同部分所需要的关注程度。具体来说，如图2.2所示，通过三个线性变换WQ ∈ Rd×dq，WK ∈ Rd×dk，WV ∈ Rd×dv将输入序列中的每一个单词表示xi 转换为其对应的qi ∈ Rdk，ki ∈ Rdk，vi ∈ Rdv 向量。。

在这里插入图片描述

其中WQ、WK、WV是可训练的权重矩阵

2.1 计算注意力得分

为了得到编码单词xi 时所需要关注的上下文信息，通过位置i 查询向量与其他位置的键向量
做点积得到匹配分数qi · k1, qi · k2, …, qi · kt。为了防止过大的匹配分数在后续Softmax 计算过程中导致的梯度爆炸以及收敛效率差的问题，这些得分会除放缩因子√d 以稳定优化。放缩后的得分经过Softmax 归一化为概率之后，与其他位置的值向量相乘来聚合希望关注的上下文信息，并最小化不相关信息的干扰。
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