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自学参考:
Transformer:Attention Is All You Need
Transformer论文逐段精读
视频课
课件+资料
笔记
语音辨识
输入是声音讯号的一串vector
输出是语音辨识结果,即声音讯号对应的文字,输出长度由机器自行决定
机器翻译
输入一种语言的句子,长度为N
输出另一种语言的句子,长度为N’,N和N’之间的关系由机器自行决定
语音翻译
输入一种语言的语音
输出另一种语言的文字
不能用以上两种简单拼接,因为很多语言并没有对应的文字(例如一些方言)
语音合成Text-to-Speech (TTS) Synthesis
输入文字
输出声音讯号
聊天机器人Chatbot
输入和输出都是文字,利用人的对话进行train
问答系统Question Answering (QA)
输入和输出都是文字序列
许多nlp任务,都可以解读为QA任务,例如翻译、摘要、情感分析。而QA问题就可以用seq2seq model来解决
语法分析Syntactic Parsing
树状结构也可以视为一个sequence,从这个角度切入语法分析问题也可以视为:
输入一个语句
输出一个代表语法分析树的序列
多标签分类multi-label classification
实体检测Object Detection
输入一排向量(序列)
输出另一排同样长度的向量(序列)
可使用self-attention、RNN、CNN
区别:batch normalization:是对不同example,不同feature的同一个dimension,计算mean跟standard deviation
以Autoregressive Decoder为主(AT)
向decoder输入encoder产生的向量
在decoder可能产生的文字里多加一个特殊字符BEGIN(BOS,begin of sentence)。在nlp问题中,每个token用一个one-hot的vector来表示,其中一维是1,其他全0,而BEGIN也用one-hot vector表示
decoder输出的一个向量长度和vocabulary size(取决于输出的单位。本例中输出中文,则size是中文方块字的数目)一样。在产生这个向量前,跑一个softmax,分数最高的一个中文字,即为最终的输出
把“机”作为decoder新的input,原来decoder的输入有BEGIN和“机”;
根据这两个输入,输出一个蓝色的向量;
根据这个蓝色的向量里给每一个中文的字的分数,来决定第二个输出,再作为输入,继续输出后续的字,以此类推……
decoder会把自己的输出作为接下来的输入之一,当decoder看到错误的输入,再被decoder自己吃进去,可能会造成error propagation,一步错步步错
⇒解决:teacher forcing技术
机器自行决定输出的长度:特别符号END(EOS)
NAT的好处:
常用在语音合成:有一个 Classifier决定 NAT 的 Decoder 应该输出的长度,并以此调整语音的速度。比如,要让你的系统讲快一点,那你就把那个 Classifier 的 Output 除以二,它讲话速度就变两倍快;如果你想要这个讲话放慢速度,就把Classifier 输出的长度乘两倍。
但是,虽然表面上看起来有种种的厉害之处,尤其是平行化是它最大的优势,但是 NAT 的 Decoder ,它的 Performance,往往都不如 AT 的 Decoder。
⇒ Multi-Modality
有两个输入来自Encoder(Encoder 提供两个箭头), Decoder 提供了一个箭头
Encoder输入一排向量,输出一排向量 a 1 , a 2 , a 3 a^1,a^2,a^3 a1,a2,a3,经过transform产生 Key1 Key2 Key3( k 1 , k 2 , k 3 k^1,k^2,k^3 k1,k2,k3),以及 v 1 , v 2 , v 3 v^1,v^2,v^3 v1,v2,v3.
Decoder 会先吃 BEGIN,得到一个向量,输入多少长度的向量,输出就是多少向量。乘上一个矩阵做一个 Transform,得到一个 Query 叫做 q q q
利用q,k计算attention的分数,并做Normalization,得到
α
1
′
,
α
2
′
,
α
3
′
,
\alpha_1',\alpha_2',\alpha_3',
α1′,α2′,α3′,
α 1 ′ , α 2 ′ , α 3 ′ , \alpha_1',\alpha_2',\alpha_3', α1′,α2′,α3′,与 v 1 , v 2 , v 3 v^1,v^2,v^3 v1,v2,v3做weighted sum(加权求和),得到 v v v.
v
v
v丢进Fully-Connected 的Network,做接下来的任务。
总之,Decoder 就是产生一个
q
q
q,去 Encoder 抽取信息出来,当做接下来的 Decoder 的Fully-Connected 的 Network 的 Input
其中,Decoder可以看Encoder中的许多层而不一定只是最后一层。
以语音辨识为例
训练数据:一段音频与对应的文字,文字为one-hot编码的向量
训练过程:Decoder输出的是概率分布。可以通过输出的概率分布与Ground Truth之间的计算交叉熵(Cross Entropy)并求梯度实现优化,交叉熵的值越小越好。
在训练Decoder时,会输入“正确答案”而不是自己产生的答案
⇒Teacher Forcing
(但测试的时候,显然没有正确答案可以给 Decoder 看)
(for seq2seq model)
Copy Mechanism
decoder没必要自行创造输出,它要做的事也许是从输入的东东里复制一些出来,而非创造词汇
chatbot
摘要
Guided Attention
有时seq2seq model训练会产生奇怪的结果,比如漏字(没看到)
⇒强迫机器一定要把输入的东西全看过(如TTS),强迫attention要用某种方式
例如,对语音合成或者是语音辨识来说,我们想像中的 Attention,应该就是由左向右
BLEU Score 是 Decoder产生一个完整的句子以后再去跟正确的答案一整句做比较。但是,在训练时,是对每一个生成的token进行优化,使用的指标是交叉熵。
换言之,训练的时候,是看 Cross Entropy,但是我们实际上你作业真正评估的时候,看的是 BLEU Score
不能把BLEU作为LOSS⇒无法微分。
解决办法:遇到你在 Optimization 无法解决的问题,用 RL 硬 Train 一发。遇到你无法 Optimize 的 Loss Function,把它当做是 RL 的 Reward,把你的 Decoder 当做是 Agent。
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