自然语言处理之Attention机制

自然语言处理之Attention机制

  一说Attention,一些人就说seq2seq,self-attention,transformer,把attention比作nlp方向的核武器。但是实际上attention更早出现于CV领域,之后2016年在Relation Extraction(至少有这个)方向上有着较早的应用。直到2017年才被大规模应用于Seq2Seq model。因此,attention并非只应用于Seq2Seq model,也非nlp独有。本博文针对网络上介绍attention只介绍seq2seq的现象,结合RE领域的attention介绍模型中attention的应用,之后再介绍Seq2Seq model怎么结合attention。以免脱离了Seq2Seq model,就不知道怎么用attention了。

  Attention机制的核心思想是,对于输入的数据,无论是文本序列还是图像数据,进行一系列加权,使重要特征更加突出。Self-attention (transformer)机制的核心思想是基于attention,使用attention模型代替RNN计算表示向量,从而解决平行运算、长句记忆的问题。

怎么在模型中加入注意力——以Relation Extraction为例

  Relation Extraction是NLP方向的老任务了,在命名实体识别(Named Entity Recognition)的基础上,提取(分类)得到句子中命名实体之间的关系。我们通过三元组来表示关系,如<北京,是首都,中国>。Relation Extraction

### 自然语言处理中的注意力机制解释 #### 注意力机制概述 在自然语言处理领域,注意力机制是一种允许模型聚焦于输入序列的不同部分的技术。这种技术使得模型能够更有效地捕捉到重要的上下文信息,从而提高性能[^3]。 #### 巴赫达诺夫注意力机制的工作流程 对于巴赫达诺夫提出的注意力机制而言,其工作原理涉及几个关键步骤: 1. **生成编码器隐藏状态**:这是指通过编码器网络(通常是RNN、GRU或LSTM)逐时间步地读取源语句并计算每一时刻的状态表示。这些状态不仅包含了当前词的信息还融合了之前所有词语的影响。 2. **计算得分函数**:为了决定哪些位置应该被赋予更高的关注程度,在解码过程中会基于先前的解码器隐含层输出以及所有的编码器隐藏状态来评估每一个可能的目标端词汇的重要性分数。 3. **应用softmax激活**:上述得到的原始评分经过softmax转换成概率分布形式即所谓的“注意权值”,它反映了各个源侧单元对目标预测所作贡献的比例大小。 4. **加权求和操作**:最后一步就是按照所得的概率向量去线性组合对应的编码特征向量获得最终用于指导下一步翻译决策的新表征向量。 ```python import torch.nn.functional as F def calculate_attention(encoder_hidden_states, decoder_hidden_state): scores = ... # Compute alignment scores between encoder states and current decoder state. attention_weights = F.softmax(scores, dim=0) context_vector = torch.sum(attention_weights.unsqueeze(-1) * encoder_hidden_states, dim=0) return context_vector, attention_weights ``` #### LSTM与注意力对比 相较于传统的循环神经网络如LSTM,后者由于结构上的局限不得不依次遍历整个句子即使某些成分之间存在较弱关联也得一视同仁地对待;相反引入了注意力之后便能动态调整不同片段间联系强度进而更好地适应复杂多变的任务需求[^4]。
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