两篇transfomer 论文解读

本文探讨了Transformer模型在小数据场景下与ViT的差异,强调了归纳偏置在数据量不足时的作用,并引用MLP-Mixer的发现来说明大量数据的重要性。通过动画解释,揭示了模型在过拟合问题上的动态表现。

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本文主要是对最近的两篇transfomer 进行分析

1. inductive bias 归纳偏置

谷歌的MLP-Mixer告诉我们一点,大量的数据是可以战胜inductive bias的,但是显然一点是,数据量小的情况下和ViT是一致的,显得力不从心,存在过拟合的情况。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/361686988--动画比较形象的描述了前向推理的过程

<think>好的,我现在需要帮助用户了解Hugging Face的Transformers库的工作原理和用法,特别是结合PyTorch的部分。首先,我得回顾一下用户提供的引用内容,看看有哪些信息可以直接利用。引用[1]提到安装Transformers库和PyTorch,引用[3]和[4]详细介绍了使用PyTorch训练Transformer模型的步骤,以及Hugging Face提供的预训练模型。用户的问题主要集中在原理和使用说明上,所以需要分两部分来回答。 首先,关于原理部分。Transformer模型的核心是自注意力机制,这点我记得原论文里有提到。需要解释自注意力如何工作,比如计算Query、Key、Value向量,然后生成注意力权重。这部分可能需要用LaTeX公式展示,比如缩放点积注意力的公式。另外,编码器和解码器的结构,每一层包含多头注意力、前馈网络等组件,这些都需要简明扼要地说明。 然后是使用说明。用户可能想知道如何安装库、加载预训练模型、进行微调和推理。根据引用[1]和[3],安装只需要pip命令。加载预训练模型的话,Hugging Face提供了AutoModel和AutoTokenizer,可以方便地调用不同模型。微调部分需要准备数据,使用Trainer类或者自定义训练循环。引用[3]中的代码示例可以简化一下,展示一个文本分类的例子,包括加载数据集、分词、训练和保存模型。 还需要考虑用户可能的实际应用场景,比如文本分类、问答系统等,如引用[4]提到的。同时,用户可能关心如何利用预训练模型节省时间,避免从头训练,这也是Hugging Face的优势所在。此外,要注意使用PyTorch的DataLoader处理数据,以及模型保存和加载的方法,这些都是使用中的常见步骤。 在回答结构上,应该先介绍原理,再逐步讲解用法,每一步给出代码示例。同时,按照用户的系统级指令,确保行内公式用$...$,独立公式用$$...$$,并且正确使用中文。最后生成相关问题,可能涉及模型结构、微调方法、应用场景等,帮助用户进一步学习。 检查是否有遗漏的信息,比如Hugging Face的模型库和社区支持,这也是其重要特点。确保引用的标注正确,比如安装命令来自引用[1],训练步骤参考引用[3]等。最后,保持回答清晰,分点说明,让用户能够逐步理解和实践。</think>### Transformer库的工作原理及用法解析(基于PyTorch与Hugging Face) #### 一、Transformer模型的核心原理 Transformer模型的核心是**自注意力机制(Self-Attention)**,通过动态计算输入序列中不同位置的关系权重,捕捉长距离依赖。其核心公式为: $$ \text{Attention}(Q, K, V) = \text{softmax}\left(\frac{QK^T}{\sqrt{d_k}}\right)V $$ 其中,$Q$(Query)、$K$(Key)、$V$(Value)是输入通过线性变换生成的矩阵,$d_k$是向量的维度[^4]。 **模型结构**: 1. **编码器**:由多层堆叠的模块组成,每层包含: - 多头自注意力子层(Multi-Head Attention) - 前馈神经网络(Feed Forward Network) - 层归一化(LayerNorm)和残差连接 2. **解码器**:结构与编码器类似,但增加了一个额外的“编码器-解码器注意力”层,用于融合编码器的输出信息。 --- #### 二、Hugging Face Transformers库的用法 ##### 1. 安装与基础配置 ```bash pip install transformers torch # 安装库[^1] ``` ##### 2. 加载预训练模型与分词器 ```python from transformers import AutoTokenizer, AutoModelForSequenceClassification # 加载BERT模型和分词器 tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("bert-base-uncased") model = AutoModelForSequenceClassification.from_pretrained("bert-base-uncased", num_labels=2) ``` ##### 3. 数据预处理 ```python texts = ["I love Hugging Face!", "This is a bad example."] labels = [1, 0] # 分词并编码为PyTorch张量 inputs = tokenizer(texts, padding=True, truncation=True, return_tensors="pt") labels = torch.tensor(labels) ``` ##### 4. 微调模型(以文本分类为例) ```python from transformers import Trainer, TrainingArguments # 定义训练参数 training_args = TrainingArguments( output_dir="./results", num_train_epochs=3, per_device_train_batch_size=8, logging_dir="./logs" ) # 使用Trainer简化训练流程 trainer = Trainer( model=model, args=training_args, train_dataset=torch.utils.data.TensorDataset(inputs["input_ids"], inputs["attention_mask"], labels) ) trainer.train() # 开始训练[^3] ``` ##### 5. 推理预测 ```python # 输入新文本 new_text = "Transformers are amazing!" inputs = tokenizer(new_text, return_tensors="pt") # 预测结果 outputs = model(**inputs) predictions = torch.argmax(outputs.logits, dim=-1) print(predictions) # 输出类别标签 ``` --- #### 三、关键特性与优势 1. **预训练模型支持**:提供超100种模型(如BERT、GPT-2、T5),支持文本分类、问答、生成等任务。 2. **跨框架兼容**:同时支持PyTorch和TensorFlow,模型可无缝转换。 3. **高效微调工具**: - `Trainer`类自动处理分布式训练、混合精度计算。 - `Pipeline`实现一键推理,如`pipeline("text-generation")`。 ---
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