[人工智能]Transformer 中 Encoder 结构解读_by 弘毅

1. Seq2seq model

1.1 Seq2seq model 的应用场景

1. 语音辨识， 中文音频到中文 文字， 音频到文字

2. 语言翻译， 中文文字到英文， 文字 到文字；

3. 语音翻译， 中文音频 到 英文 文字， 结合上述两个；
   世界上7000 多种语言，还有 很多语言，还没有文字 ，

4. 文本 到语音： 输入文本，输出音频；
   

5. 用于文法解析（用于编译过程中， 编译），seqseq for syntactic Parsing， “ Grammar as Foreign Language ” 14 年；

6. 

7. for Muli label calssifiction: 即 同一个目标对象 它同时属于多个标签；
   区别于Mutil class, 多个类别中 分类出一个类别；

8. for Object Detectiono;

2. Seq2seq model 组成模块

主成分两块：

1. Encoder
2. Decoder 部分；
   

2. Encoder 编码器

多个输入向量 编码后 得到多个输出向量

3. Transformer 中的 Encoder

1. Transformer 中的Encodr 编码器可以看做是多个Block 组成。

2. 每个Block 在 self attention 的基础上 增加了残差连接 + Layer Norm + FC；

3. 注意，这里每一个Block 是模型中多个 Layer 所做的事情；

3.1 单个Block 中的内容

1. 每个Block中包含了：
   自注意力机制 + 残差链接 + LayerNorm + FC + 残差链接 + layer Norm, 此时的输出 = 一个 Block 的输出；

3.2 单个Block 中的具体实现步骤

1. 原始的输入向量$b$ 与 输出向量$a$ 残差相加 得到 向量 $a+b$；
   注意， $b$ 是原始的输入向量，下图中输出向量$a$ 是考虑整个序列的输入向量得到的结果；

  Layer Normation:   不需要考虑batch;
  同一个样本， 同一个 feature ,  不同的 dimeation 中 去计算 mean 和 方差；
  Batch Normalization: 
 不同的样本， 不同的特征，但是 同一个 dimeation 去计算  mean ，和方差；

2. 将向量 $a+b$ 通过 Layer Normation 得到 向量$c$;

图中左侧部分：

图中右侧部分：

3. 将向量$c$ 通过 FC layer 得到 向量$d$ ;

4. 向量$c$ 与向量$d$ 残差相加 ，得到向量$e$ ；

5. 向量$e$ 通过 Layer Norm 输出 向量$f$，

6. 此时得到的输出向量$f$ 才是 Encoder中 单个Block中的一个输出向量；

3.3 上述步骤的等价

上述步骤，便是原始论文Transformer 中,Encoder 的设计;

注意到， 这里的Multi Head Attention 多头注意力， 是 self attention 的 基础上增加了 $q$, $k$ , $v$ 的数量， 从而称作是多头；

3.4 网络的优化

1. 更改LayerNorm 的 位置顺序；
2. 更换层， layerNorm --> PowerNorm;