展开菜单
首页 精品内容 本月促销 装机必备 Windows macOS软件 IOS软件 Android AI PDF教程 专题
全部分类

当前位置:

首页 > 业界资讯 > 揭秘Transformer数学原理,全新版本让你大开眼界

揭秘Transformer数学原理,全新版本让你大开眼界

近日,arxiv上发布了一篇论文,对Transformer的数学原理进行全新解读,内容很长,知识很多,十二分建议阅读原文。2017年,Vaswani等人发表的《Attentionisallyouneed》成为神经网络架构发展的一个重要里程碑。这篇论文的核心贡献是自注意机制,这是Transformers区别于传统架构的创新之处,在其卓越的实用性能中发挥了重要作用。事实上,这一创新已成为计算机视觉和自然语言处理等领域人工智能进步的关键催化剂,同时在大语言模型的出现中也起到了关键作用。因此,了解Transfor

近日,arxiv 上发布了一篇论文,对 Transformer 的数学原理进行全新解读,内容很长,知识很多,十二分建议阅读原文。

2017 年,Vaswani 等人发表的 《Attention is all you need》成为神经网络架构发展的一个重要里程碑。这篇论文的核心贡献是自注意机制,这是 Transformers 区别于传统架构的创新之处,在其卓越的实用性能中发挥了重要作用。

事实上,这一创新已成为计算机视觉和自然语言处理等领域人工智能进步的关键催化剂,同时在大语言模型的出现中也起到了关键作用。因此,了解 Transformers,尤其是自注意处理数据的机制,是一个至关重要但在很大程度上尚未充分研究的领域。

你没有看过的全新版本,Transformer数学原理揭秘

论文地址:https://arxiv.org/pdf/2312.10794.pdf

深度神经网络(DNNs)有一个共同特征:输入数据按照顺序,被逐层处理,形成一个时间离散的动态系统(具体内容可以参考 MIT 出版的《深度学习》,国内也被称为「花书」)。这种观点已被成功地用于将残差网络建模到时间连续的动态系统上,后者被称为神经常微分方程(neural ODEs)。在神经常微分方程中,输入图像 你没有看过的全新版本,Transformer数学原理揭秘在时间间隔 (0,T) 上会按照给定的时变速度场 你没有看过的全新版本,Transformer数学原理揭秘进行演化。因此,DNN 可以看作是从一个 你没有看过的全新版本,Transformer数学原理揭秘 到另一个图片的流映射(Flow Map)你没有看过的全新版本,Transformer数学原理揭秘。即使在经典 DNN 架构限制下的速度场你没有看过的全新版本,Transformer数学原理揭秘中,流映射之间也具有很强的相似性。

研究者们发现,Transformers 实际上是在你没有看过的全新版本,Transformer数学原理揭秘上的流映射,即 d 维概率测度空间(the space of probability measures)间的映射。为了实现这种在度量空间间进行转换的流映射,Transformers 需要建立了一个平均场相互作用的粒子系统(mean-field interacting particle system.)。

具体来说,每个粒子(在深度学习语境下可以理解为 token)都遵循向量场的流动,流动取决于所有粒子的经验测度(empirical measure)。反过来,方程决定了粒子经验测量的演变进程,这个过程可能会持续很长时间,需要进行持续关注。

对此,研究者的主要观察结果是,粒子们往往最终会聚集到一起。这种现象在诸如单向推导(即预测序列中的下一个词)的学习任务中会尤为明显。输出度量对下一个 token 的概率分布进行编码,根据聚类结果就可以筛选出少量可能的结果。

本文的研究结果表明,极限分布实际上是一个点质量,不存在多样性或随机性,但这与实际观测结果不符。这一明显的悖论因粒子存在长时间的可变状态得到解决。从图 2 和图 4 中可以看出,Transformers 具有两种不同的时间尺度:在第一阶段,所有 token 迅速形成几个簇,而在第二阶段(较第一阶段速度慢得多),通过簇的成对合并过程,所有 token 最终坍缩为一个点。

你没有看过的全新版本,Transformer数学原理揭秘

你没有看过的全新版本,Transformer数学原理揭秘

本文的目标有两个方面。一方面,本文旨在提供一个从数学角度研究 Transformers 通用且易于理解的框架。特别是,通过这些相互作用粒子系统的结构,研究者可以将其与数学中的既定主题建立具体联系,包括非线性传输方程、Wasserstein 梯度流、集体行为模型和球面上点的最优化配置等。另一方面,本文描述了几个有前景的研究方向,并特别关注长时间跨度下的聚类现象。研究者提出的主要结果指标都是新的,并且还在整篇论文中提出了他们认为有趣的开放性问题。

本文的主要贡献分为三个部分。

你没有看过的全新版本,Transformer数学原理揭秘


第 1 部分:建模。本文定义了 Transformer 架构的理想模型,该模型将层数视为连续时间变量。这种抽象方法并不新颖,与 ResNets 等经典架构所采用的方法类似。本文的模型只关注 Transformer 架构的两个关键组成部分:自注意力机制和层归一化。层归一化有效地将粒子限制在单位球 你没有看过的全新版本,Transformer数学原理揭秘的空间内部,而自注意力机制则是通过经验度量实现粒子之间的非线性耦合。反过来,经验度量根据连续性偏微分方程进行演化。本文还为自注意引入了一个更简单好用的替代模型,一个能量函数的 Wasserstein 梯度流,而能量函数在球面上点的最优配置已经有成熟的研究方法。

第二部分:聚类。在这一部分,研究者提出了在较长时间跨度下,token 聚类的新的数学结果。如定理 4.1 表明,在高维空间中,一组随机初始化在单位球上的 n 个粒子会在你没有看过的全新版本,Transformer数学原理揭秘时聚成一个点。研究者对粒子集群收缩率的精确描述对这一结果进行了补充说明。具体来说,研究者绘制了所有粒子间距离的直方图,以及所有粒子快要完成聚类的时间点(见原文第 4 节)。研究者还在不假设维数 d 较大的情况下就得到了聚类结果(见原文第 5 节)。

第 3 部分:未来展望。本文主要以开放式问题的形式提出问题,并通过数字观测加以证实,以此提出了未来研究的潜在路线。研究者首先关注维数 d = 2 的情况(见原文第 6 节),并引出与 Kuramoto 振荡器的联系。然后简要展示了如何通过对模型进行简单而自然的修改,解决球面最优化相关的难题(见原文第 7 节)。接下来的章节探讨了相互作用的粒子系统,这些粒子系统使得对 Transformer 架构中的参数进行调整成为可能,日后可能会进一步产生实际应用。
本文内容来源于互联网,如有侵权请联系删除。
作者最新文章
业界资讯
相关文章 更多
精品专题 更多
本月促销

正软商城本月促销专区,汇集办公、设计、安全、影音、系统工具及AI软件等正版软件优惠活动,提供限时折扣、特价授权和优惠购买信息,活动库存及价格以页面实时展示为准。

装机必备

正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

Windows

正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

macOS软件

正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

IOS软件

正软商城iOS软件专区,精选适用于iPhone和iPad的办公、学习、影音、设计、效率及AI应用,提供功能介绍、适用设备、系统要求和正版获取方式等信息。

AI

正软商城AI软件专区,汇集AI写作、AI绘画、AI视频、AI办公、AI编程、AI翻译、智能客服和数据分析等人工智能工具,提供功能介绍、适用平台、收费方式及正版购买信息。

PDF教程

正软商城PDF教程频道提供PDF编辑、转换、合并、拆分、压缩及格式处理方法,同时介绍常用PDF软件和工具的使用技巧。

Mac软件 更多
灵活计算器
灵活计算器

灵活计算器是一款笔记式算数应用,支持实时计算、动态关联和云端同步功能。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

赤友清理大师
赤友清理大师

赤友清理大师是一款为 Mac 设计的智能清理优化工具,可精准扫描垃圾、大文件、重复文件等,释放磁盘空间。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

极度公式
极度公式

极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

图几
图几

图几是一款适用于 macOS 的截图、标注与美化工具,支持离线操作保障隐私。界面整理和高频系统操作被放到一起考虑,桌面或窗口内容一多时,管理起来会更省心。

密码键盘
密码键盘

密码键盘是一款兼具安全性与便捷性的高效密码管理器。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。

思源笔记
思源笔记

思源笔记是一款本地笔记软件,提供所见即所得的编辑方式,为长文写作带来顺滑的体验。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

Office 365 简体中文
Office 365 简体中文

一款文字处理软件,一种订阅式的跨平台办公软件,基于云平台提供多种服务,通过将 Excel 和 Outlook 等应用与 OneDrive 和 Microsoft Teams 等强大的云服务相结合,Office 365 可让任何人使用任何设备随时随地创建和共享内容。

WALTR PRO
WALTR PRO

WALTR是一款电脑至iOS文件传输转换工具,操作简单,快速实现文件识别与传送。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

CodeExpander
CodeExpander

CodeExpander 是一款快捷短语输入增强工具,通过键入缩写自动展开为自定义文段,提升工作效率。任务管理和过程控制会更完整,持续下载、批量同步或需要稳定传输流程的场景会更适合它。

Mountain Duck
Mountain Duck

Mountain Duck 是一款能将多个网盘挂载到本地的工具,像本地磁盘一样使用网盘。清理链路的完整性会更好一些,做应用卸载、残留处理和空间整理时,通常能少走很多手动排查步骤。

Menuist
Menuist

Menuist 是一款面向 macOS 的 Finder 右键菜单增强工具,主要用来补充新建文件、快捷导航等常用操作,让日常文件管理和访问路径时更高效、更顺手。

Mole
Mole

Mole 是一款专为 Mac 设计的深度清理优化工具,涵盖缓存清理、应用管理及实时状态监控等功能。清理链路的完整性会更好一些,做应用卸载、残留处理和空间整理时,通常能少走很多手动排查步骤。

WINDOWS 更多
Windows 10
Windows 10

Windows 10 是一款微软推出的经典操作系统,拥有硬件兼容性与多任务处理能力。它更偏向把系统状态查看和常用调节动作放在一起,适合需要持续观察和微调设备状态的场景。

极度公式
极度公式

极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

密码键盘
密码键盘

密码键盘是一款兼具安全性与便捷性的高效密码管理器。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。

思源笔记
思源笔记

思源笔记是一款本地笔记软件,提供所见即所得的编辑方式,为长文写作带来顺滑的体验。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

傲梅轻松备份
傲梅轻松备份

傲梅轻松备份是一款专业易用的数据备份软件,为重要数据提供安全保障。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。

Office 365 简体中文
Office 365 简体中文

一款文字处理软件,一种订阅式的跨平台办公软件,基于云平台提供多种服务,通过将 Excel 和 Outlook 等应用与 OneDrive 和 Microsoft Teams 等强大的云服务相结合,Office 365 可让任何人使用任何设备随时随地创建和共享内容。

Wise Folder Hider Pro
Wise Folder Hider Pro

Wise Folder Hider Pro 是一款专业级文件和文件夹隐藏加密软件,为私密数据添加多重保护。高频操作更强调就近处理,浏览、整理和跨目录移动文件时,来回切换和重复点击都会少很多。

WALTR PRO
WALTR PRO

WALTR是一款电脑至iOS文件传输转换工具,操作简单,快速实现文件识别与传送。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

CodeExpander
CodeExpander

CodeExpander 是一款快捷短语输入增强工具,通过键入缩写自动展开为自定义文段,提升工作效率。任务管理和过程控制会更完整,持续下载、批量同步或需要稳定传输流程的场景会更适合它。

PinStack
PinStack

PinStack是一款轻量级的Windows平台剪贴板管理工具,优化您的剪贴板使用体验。它更偏向把系统状态查看和常用调节动作放在一起,适合需要持续观察和微调设备状态的场景。

Mountain Duck
Mountain Duck

Mountain Duck 是一款能将多个网盘挂载到本地的工具,像本地磁盘一样使用网盘。清理链路的完整性会更好一些,做应用卸载、残留处理和空间整理时,通常能少走很多手动排查步骤。

Seer
Seer

Seer是一款在Win平台下的空格键功能增强效率工具,只需轻敲空格键,就能预览几乎任何格式的文件。它更适合把零散的小功能集中起来使用,处理高频琐碎任务时会更省事。