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对 Transformer 架构的深入解析,从宏观逻辑到微调细节。

1. 核心架构:Encoder-Decoder 结构

Transformer 丢弃了传统的循环神经网络(RNN)和卷积神经网络(CNN),完全基于注意力机制(Attention Mechanism)。它主要由两部分组成:

  • Encoder(编码器):负责理解输入。它将输入序列转换为连续的特征表示(向量)。

  • Decoder(解码器):负责生成输出。它利用编码器的信息以及之前生成的词来预测下一个词。


2. 关键组件详解

A. 自注意力机制 (Self-Attention)

这是 Transformer 的灵魂。它允许模型在处理一个词时,同时“看向”句子中的其他词,以捕捉上下文。

对于每个输入的向量,模型会生成三个不同的向量:

  • Query ($Q$): “我想找什么?”

  • Key ($K$): “我能提供什么?”

  • Value ($V$): “我实际包含的信息。”

  • 计算公式如下:

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

    • 缩放因子 $\\sqrt{d_k}$: 防止点积过大导致梯度消失。

    • Softmax: 将权重归一化,决定每个词对当前词的重要性。

    B. 多头注意力 (Multi-Head Attention)

    模型并不仅仅运行一组 $Q, K, V$,而是并行运行多组(“头”)。

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