当前位置:首页 > 文章列表 > 科技周边 > 人工智能 > 听我说,Transformer它就是个支持向量机

听我说,Transformer它就是个支持向量机

来源:51CTO.COM 2023-09-04 15:53:07 0浏览 收藏

来到golang学习网的大家,相信都是编程学习爱好者,希望在这里学习科技周边相关编程知识。下面本篇文章就来带大家聊聊《听我说,Transformer它就是个支持向量机》,介绍一下,希望对大家的知识积累有所帮助,助力实战开发!

Transformer 是一个支持向量机(SVM)一种新型理论在学界引发了人们的讨论。

上周末,一篇来自宾夕法尼亚大学、加州大学河滨分校的论文试图研究大模型基础 Transformer 结构的原理,其在注意力层的优化几何与将最优输入 token 与非最优 token 分开的硬边界 SVM 问题之间建立了形式等价。

在 hackernews 上作者表示,这种理论解决了 SVM 将每个输入序列中的「好」标记与「坏」token 分开的问题。该 SVM 作为一个性能优异的 token 选择器,与传统为输入分配 0-1 标签的 SVM 本质上不同。

这种理论也解释了注意力如何通过 softmax 引起稀疏性:落在 SVM 决策边界错误一侧的「坏」token 被 softmax 函数抑制,而「好」token 是那些最终具有非零 softmax 概率的 token。还值得一提的是,这个 SVM 源于 softmax 的指数性质。

论文上传到 arXiv 上面之后,人们纷纷发表意见,有人表示:AI 研究的方向真是螺旋上升,难道又要绕回去了?

听我说,Transformer它就是个支持向量机

绕了一圈,支持向量机还是没有过时。

自经典论文《Attention is All You Need》问世以来,Transformer 架构已为自然语言处理(NLP)领域带来了革命性进展。Transformer 中的注意力层接受一系列输入 token X,并通过计算 听我说,Transformer它就是个支持向量机 评估 token 之间的相关性,其中 (K, Q) 是可训练的 key-query 参数,最终有效捕获远程依赖关系。

现在,一篇名为《Transformers as Support Vector Machines》的新论文在自注意力的优化几何和 hard-margin SVM 问题之间建立了一种形式等价,使用 token 对的外积线性约束将最优输入 token 与非最优 token 分开。

听我说,Transformer它就是个支持向量机

论文链接:https://arxiv.org/pdf/2308.16898.pdf

这种形式等价建立在 Davoud Ataee Tarzanagh 等人的论文《Max-Margin Token Selection in Attention Mechanism》的基础上,它能够描述通过梯度下降进行优化的 1 层 transformer 的隐式偏差(implicit bias):

 (1) 优化由 (K, Q) 参数化的注意力层,通过消失正则化(vanishing regularization),收敛到一种 SVM 解决方案,其中最小化组合参数 听我说,Transformer它就是个支持向量机 的核范数(nuclear norm)。相反,直接通过 W 进行参数化可以最小化 Frobenius 范数 SVM 目标。该论文描述了这种收敛,并强调它可以发生在局部最优方向而不是全局最优方向。 

(2) 该论文还证明了 W 参数化在适当的几何条件下梯度下降的局部 / 全局方向收敛。重要的是,过度参数化通过确保 SVM 问题的可行性和保证没有驻点(stationary points)的良性优化环境来催化全局收敛。 

(3) 虽然该研究的理论主要适用于线性预测头,但研究团队提出了一种更通用的 SVM 等价物,可以预测具有非线性头 / MLP 的 1 层 transformer 的隐式偏差。

总的来说,该研究的结果适用于一般数据集,可以扩展到交叉注意力层,并且研究结论的实际有效性已经通过彻底的数值实验得到了验证。该研究建立一种新的研究视角,将多层 transformer 看作分离和选择最佳 token 的 SVM 层次结构。

具体来说,给定长度为 T,嵌入维度为 d 的输入序列 听我说,Transformer它就是个支持向量机 ,该研究分析核心交叉注意力和自注意力模型: 

听我说,Transformer它就是个支持向量机

其中,K、Q、V 分别是可训练的键、查询、值矩阵,听我说,Transformer它就是个支持向量机;S (・) 表示 softmax 非线性,它逐行应用于 听我说,Transformer它就是个支持向量机。该研究假设将 Z 的第一个 token(用 z 表示)用于预测。具体来说,给定一个训练数据集 听我说,Transformer它就是个支持向量机听我说,Transformer它就是个支持向量机听我说,Transformer它就是个支持向量机,该研究使用递减损失函数 听我说,Transformer它就是个支持向量机 进行最小化:

听我说,Transformer它就是个支持向量机

这里,h (・) : 听我说,Transformer它就是个支持向量机 是包含值权重 V 的预测头。在这种表述中,模型 f (・) 精确地表示了一个单层 transformer,其中注意力层之后是一个 MLP。作者通过设置 听我说,Transformer它就是个支持向量机 来恢复 (2) 中的自注意力,其中 x_i 表示序列 X_i 的第一个 token。由于 softmax 运算的非线性性质,它给优化带来了巨大挑战。即使预测头是固定和线性的,该问题也是非凸和非线性的。在本研究中,作者将重点放在优化注意力权重(K、Q 或 W)上,并克服这些挑战,从而建立 SVM 的基本等价性。

论文结构如下:第 2 章介绍了自注意力和优化的初步知识;第 3 章分析了自注意力的优化几何,表明注意力参数 RP 收敛到最大边际解;第 4 章和第 5 章分别介绍了全局和局部梯度下降分析,表明 key-query 变量 W 向 (Att-SVM) 的解决方案收敛;第 6 章提供了在非线性预测头和广义 SVM 等价性方面的结果;第 7 章将理论扩展到顺序预测和因果预测;第 8 章讨论了相关文献。最后,第 9 章进行总结,提出开放性问题和未来研究方向。

论文的主要内容如下:

注意力层的内隐偏差(第 2-3 章)

正则化消失的情况下优化注意力参数(K, Q),会在方向上收敛到听我说,Transformer它就是个支持向量机的最大边际解,其核范数目标是组合参数 听我说,Transformer它就是个支持向量机。在直接用组合参数 W 对交叉注意力进行参数化的情况下,正则化路径 (RP) 定向收敛于以 Frobenius 范数为目标的(Att-SVM)解。

这是第一个正式区分 W 与(K,Q)参数化优化动态的结果,揭示了后者的低阶偏差。该研究的理论清楚地描述了所选 token 的最优性,并自然地扩展到了序列到序列或因果分类设置。

梯度下降的收敛(第 4-5 章)

通过适当的初始化和线性头 h (・),组合 key-query 变量 W 的梯度下降(GD)迭代在方向上收敛到(Att-SVM)的局部最优解(第 5 节)。要实现局部最优,所选 token 必须比相邻 token 得分更高。

局部最优方向不一定是唯一的,可以根据问题的几何特征来确定 [TLZO23]。作为一项重要贡献,作者确定了保证向全局最优方向收敛的几何条件(第 4 章)。这些条件包括: 

  • 最佳 token 在分数上有明显区别;
  • 初始梯度方向与最佳 token 一致。

除此以外,论文还展示了过度参数化(即维度 d 较大,以及同等条件)通过确保(1)(Att-SVM)的可行性,以及(2)良性优化 landscape(即不存在静止点和虚假的局部最优方向)来催化全局收敛(见第 5.2 节)。

图 1 和图 2 对此进行了说明。

听我说,Transformer它就是个支持向量机


听我说,Transformer它就是个支持向量机

SVM 等价的通用性(第 6 章)

当使用线性 h (・) 进行优化时,注意力层会固有地偏向于从每个序列中选择一个 token(又称硬注意力)。这反映在了 (Att-SVM) 中,表现为输出 token 是输入 token 的凸组合。与此相反,作者表明非线性头必须由多个 token 组成,从而突出了它们在 transformer 动态过程中的重要性(第 6.1 节)。利用从理论中获得的洞察力,作者提出了一种更通用的 SVM 等价方法。

值得注意的是,他们证明了在理论未涵盖的普遍情况下(例如,h (・) 是一个 MLP),本文的方法能准确预测通过梯度下降训练的注意力的隐含偏差。具体来说,本文的通用公式将注意力权重解耦为两个部分:一个是由 SVM 控制的定向部分,它通过应用 0-1 掩码来选择标记;另一个是有限部分,它通过调整 softmax 概率来决定所选 token 的精确组成。

这些发现的一个重要特点是,它们适用于任意数据集(只要 SVM 可行),并且可以用数字验证。作者通过实验广泛验证了 transformer 的最大边际等价性和隐含偏差。作者认为,这些发现有助于理解作为分层最大边际 token 选择机制的 transformer,可为即将开展的有关其优化和泛化动态的研究奠定基础。

本篇关于《听我说,Transformer它就是个支持向量机》的介绍就到此结束啦,但是学无止境,想要了解学习更多关于科技周边的相关知识,请关注golang学习网公众号!

版本声明
本文转载于:51CTO.COM 如有侵犯,请联系study_golang@163.com删除
追觅科技机器人家族亮相IFA 2023!构建机器人产业体系化竞争力追觅科技机器人家族亮相IFA 2023!构建机器人产业体系化竞争力
上一篇
追觅科技机器人家族亮相IFA 2023!构建机器人产业体系化竞争力
腾讯VR直播大厅外观曝光:沉浸式直播 专利获授权
下一篇
腾讯VR直播大厅外观曝光:沉浸式直播 专利获授权
查看更多
最新文章
查看更多
课程推荐
  • 前端进阶之JavaScript设计模式
    前端进阶之JavaScript设计模式
    设计模式是开发人员在软件开发过程中面临一般问题时的解决方案,代表了最佳的实践。本课程的主打内容包括JS常见设计模式以及具体应用场景,打造一站式知识长龙服务,适合有JS基础的同学学习。
    542次学习
  • GO语言核心编程课程
    GO语言核心编程课程
    本课程采用真实案例,全面具体可落地,从理论到实践,一步一步将GO核心编程技术、编程思想、底层实现融会贯通,使学习者贴近时代脉搏,做IT互联网时代的弄潮儿。
    508次学习
  • 简单聊聊mysql8与网络通信
    简单聊聊mysql8与网络通信
    如有问题加微信:Le-studyg;在课程中,我们将首先介绍MySQL8的新特性,包括性能优化、安全增强、新数据类型等,帮助学生快速熟悉MySQL8的最新功能。接着,我们将深入解析MySQL的网络通信机制,包括协议、连接管理、数据传输等,让
    497次学习
  • JavaScript正则表达式基础与实战
    JavaScript正则表达式基础与实战
    在任何一门编程语言中,正则表达式,都是一项重要的知识,它提供了高效的字符串匹配与捕获机制,可以极大的简化程序设计。
    487次学习
  • 从零制作响应式网站—Grid布局
    从零制作响应式网站—Grid布局
    本系列教程将展示从零制作一个假想的网络科技公司官网,分为导航,轮播,关于我们,成功案例,服务流程,团队介绍,数据部分,公司动态,底部信息等内容区块。网站整体采用CSSGrid布局,支持响应式,有流畅过渡和展现动画。
    484次学习
查看更多
AI推荐
  • 毕业宝AIGC检测:AI生成内容检测工具,助力学术诚信
    毕业宝AIGC检测
    毕业宝AIGC检测是“毕业宝”平台的AI生成内容检测工具,专为学术场景设计,帮助用户初步判断文本的原创性和AI参与度。通过与知网、维普数据库联动,提供全面检测结果,适用于学生、研究者、教育工作者及内容创作者。
    18次使用
  • AI Make Song:零门槛AI音乐创作平台,助你轻松制作个性化音乐
    AI Make Song
    AI Make Song是一款革命性的AI音乐生成平台,提供文本和歌词转音乐的双模式输入,支持多语言及商业友好版权体系。无论你是音乐爱好者、内容创作者还是广告从业者,都能在这里实现“用文字创造音乐”的梦想。平台已生成超百万首原创音乐,覆盖全球20个国家,用户满意度高达95%。
    29次使用
  • SongGenerator.io:零门槛AI音乐生成器,快速创作高质量音乐
    SongGenerator
    探索SongGenerator.io,零门槛、全免费的AI音乐生成器。无需注册,通过简单文本输入即可生成多风格音乐,适用于内容创作者、音乐爱好者和教育工作者。日均生成量超10万次,全球50国家用户信赖。
    27次使用
  •  BeArt AI换脸:免费在线工具,轻松实现照片、视频、GIF换脸
    BeArt AI换脸
    探索BeArt AI换脸工具,免费在线使用,无需下载软件,即可对照片、视频和GIF进行高质量换脸。体验快速、流畅、无水印的换脸效果,适用于娱乐创作、影视制作、广告营销等多种场景。
    30次使用
  • SEO标题协启动:AI驱动的智能对话与内容生成平台 - 提升创作效率
    协启动
    SEO摘要协启动(XieQiDong Chatbot)是由深圳协启动传媒有限公司运营的AI智能服务平台,提供多模型支持的对话服务、文档处理和图像生成工具,旨在提升用户内容创作与信息处理效率。平台支持订阅制付费,适合个人及企业用户,满足日常聊天、文案生成、学习辅助等需求。
    32次使用
微信登录更方便
  • 密码登录
  • 注册账号
登录即同意 用户协议隐私政策
返回登录
  • 重置密码