attention架构及其变体

Attention及相关变体
Transformer 架构
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### Vision Transformers及其变体概述 #### 1. 基础Vision Transformer (ViT) Vision Transformer (ViT)[^2] 是一种基于Transformer架构设计的新型图像分类模型。该模型摒弃了传统的卷积操作,转而采用自注意力机制来捕捉全局特征依赖关系。具体来说: - **输入表示**:将图片分割成固定大小的小块(patch),并将其展平为一维向量序列。 - **位置编码**:为了保留空间信息,在每个patch上附加可学习的位置嵌入。 - **多层变换器编码器**:通过堆叠多个带有自注意机制和前馈网络的标准Transformers层。 这种结构使得ViT能够有效地处理长距离依赖问题,并取得了优异的结果。 ```python class ViT(nn.Module): def __init__(self, image_size, patch_size, num_classes, dim, depth, heads, mlp_dim, channels=3): super().__init__() self.patch_embedding = nn.Conv2d(channels, dim, kernel_size=patch_size, stride=patch_size) ... ``` #### 2. EfficientFormer EfficientFormer 提出了更高效的视觉转换器设计方案,旨在提高推理速度而不牺牲准确性[^1]。主要改进如下: - 使用轻量化组件替代标准MLP模块; - 设计了一种新的相对位置偏移方案以减少参数数量; - 引入动态稀疏采样策略优化计算效率; 这些改动使EfficientFormer能够在移动设备上实现实时性能的同时维持良好的识别效果。 ```python def efficient_mlp(x): # 更加紧凑有效的全连接层实现方式 pass efficientformer = EfficientFormer(...) output = efficientformer(input_image) ``` #### 3. PartialAttention Mechanism in Visual Tasks PartialFormer引入了部分注意力(Partial Attention)的概念,允许只关注于特定区域内的像素点之间的相互作用,从而大大减少了不必要的冗余运算开销[^3]。这种方法特别适合资源受限环境下的部署需求。 ```python partial_attention_map = compute_partial_attention(query, key, value) attended_features = apply_mask(features, partial_attention_map) final_output = process_attended_data(attended_features) ``` #### 4. CAS-ViT: Convolutional Additive Self-attention Vision Transformers CAS-attention)[^4]。此方法可以在不增加过多额外成本的情况下增强局部感受野特性,进而提升整体表现力。 ```python cas_vit_block = CasVitBlock(in_channels, out_channels) transformed_tensor = cas_vit_block(input_tensor) ```
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