normalization的实现原理

本文详细介绍了FaceNet论文中的归一化技术实现原理。通过将数据映射到球面上,确保每个特征向量等长,从而提高人脸识别准确性。文章深入探讨了前馈与反馈过程,并给出了caffe中的具体实现。

我是在FaceNet的论文中看到这个东西的。

那么在其具体的实现原理是怎么样的呢?

归一化,的方式有很多,在那篇论文中,相当于做的是希望:每个点都映射到一个球面上。也就是希望:

为了达到这个目的,FaceNet是这样来做的:


所以在实现的时候,这就是前馈的过程。

那么反馈的时候,应该怎么做呢?

主要就是集中在:y_i对x_i的偏导上面;为了参数完整的反馈过程,我的推导如下:

注意其中,求和的原因是bottom层的 x_i 对上层的每个 y_j 都有贡献。

恩,推导了这么大一个篇幅,其实最后的结果并不是很复杂,前馈的过程中计算的中间变量,反馈的时候还可以用。

部分实现可以参考下一篇:caffe中normalization的实现

### Transformer模型的工作原理 Transformer是一种基于注意力机制(Attention Mechanism)的神经网络架构,主要用于处理序列数据的任务,如机器翻译、文本生成等。它摒弃了传统的循环神经网络(RNN/LSTM),通过自注意力机制(Self-Attention)捕捉输入序列中的全局依赖关系[^1]。 #### 自注意力机制的核心作用 自注意力机制允许模型在同一时刻关注输入序列的不同部分,从而捕获更丰富的上下文信息。具体来说,对于给定位置 \(i\) 的词向量,自注意力会计算该位置与其他所有位置的相关性权重,并加权求和得到新的表示[^3]。 #### 编码器-解码器结构 Transformer由编码器(Encoder)和解码器(Decoder)两部分组成: - **编码器**:负责将输入序列转换为高维特征表示。 - **解码器**:接收编码器的输出并逐步生成目标序列。 两者均采用多层堆叠的方式构建,每层内部包含多个子模块,例如多头注意力(Multi-head Attention)、前馈神经网络(Feed Forward Network)以及残差连接与归一化操作。 --- ### 实现方式对比:PyTorch vs TensorFlow 两种主流深度学习框架提供了不同的实现路径: #### TensorFlow 实现 TensorFlow 2.0引入了Keras API作为高层接口,简化了模型定义过程。以下是使用TensorFlow实现Transformer的关键组件: - `tf.keras.layers.MultiHeadAttention`:用于实现多头注意力机制。 - 静态图模式下性能优化显著,适合大规模分布式训练场景[^2]。 示例代码如下: ```python import tensorflow as tf class TransformerBlock(tf.keras.Model): def __init__(self, d_model, num_heads, ff_dim, rate=0.1): super(TransformerBlock, self).__init__() self.att = tf.keras.layers.MultiHeadAttention(num_heads=num_heads, key_dim=d_model) self.ffn = tf.keras.Sequential([ tf.keras.layers.Dense(ff_dim, activation="relu"), tf.keras.layers.Dense(d_model), ]) self.layernorm1 = tf.keras.layers.LayerNormalization(epsilon=1e-6) self.layernorm2 = tf.keras.layers.LayerNormalization(epsilon=1e-6) self.dropout1 = tf.keras.layers.Dropout(rate) self.dropout2 = tf.keras.layers.Dropout(rate) def call(self, inputs, training): attn_output = self.att(inputs, inputs) attn_output = self.dropout1(attn_output, training=training) out1 = self.layernorm1(inputs + attn_output) ffn_output = self.ffn(out1) ffn_output = self.dropout2(ffn_output, training=training) return self.layernorm2(out1 + ffn_output) ``` #### PyTorch 实现 PyTorch以其动态图特性著称,在调试阶段更加灵活直观。官方文档中也提供了一个简洁版的Transformer类。 核心代码片段展示如下: ```python import torch.nn as nn import torch class TransformerModel(nn.Module): def __init__(self, vocab_size, embed_size, nhead, nhid, nlayers, dropout=0.5): super(TransformerModel, self).__init__() from torch.nn import TransformerEncoder, TransformerEncoderLayer self.model_type = 'Transformer' self.src_mask = None self.pos_encoder = PositionalEncoding(embed_size, dropout) encoder_layers = TransformerEncoderLayer(embed_size, nhead, nhid, dropout) self.transformer_encoder = TransformerEncoder(encoder_layers, nlayers) self.encoder = nn.Embedding(vocab_size, embed_size) self.embed_size = embed_size def forward(self, src): src = self.encoder(src) * math.sqrt(self.embed_size) src = self.pos_encoder(src) output = self.transformer_encoder(src, self.src_mask) return output ``` 上述代码分别展示了如何在两个框架中搭建基础的Transformer模块。 --- ###
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值