Seq2Seq增加attention机制的原理说明

以中文翻译为英文为例讲解seq2seq的原理，以及增加attention机制之后的seq2seq优化版本。

文本参考:

Pytorch实现Seq2Seq（Attention）字符级机器翻译_pytorch seq2seq_孤独腹地的博客-CSDN博客

https://github.com/datawhalechina/learn-nlp-with-transformers/blob/main/docs/%E7%AF%87%E7%AB%A02-Transformer%E7%9B%B8%E5%85%B3%E5%8E%9F%E7%90%86/2.1-%E5%9B%BE%E8%A7%A3attention.md

一、seq2seq

步骤：

1、将中文“我是学生”进行分词，分别得到“我”，“是”，“学生”

2、每个单词通过word2vec转化为向量

3、初始化RNN的隐藏层向量为h_init

4、Encode阶段：将h_init和input(“我”的词向量)输入RNN族神经网络，得到h1。再将h1和input(“是”的词向量)输入RNN得到h2。直到得到最后的h3，将最后一个hidden即h3作为context

5、Decode阶段：将context作为decode阶段RNN的初始隐藏层向量，与input(开始的词向量)输入RNN族神经网络，得到h1’。h1’再输入FC网络，再经过softmax得到数据分布，取argmax对应的单词即为预测的第一个单词。然后再将h1’和input(“I”的词向量)输入RNN得到h2’后再得到预测的第二个单词。直到最后预测的单词为结束单词即“”。

存在的问题：一个单词向量很难包含所有文本序列的信息。比如RNN处理到第500个单词的时候，很难再包含1-499个单词中的所有信息了。

于是我们通过增加attention机制解决上述问题。

二、seq2seq增加attention机制

步骤：

1、将中文“我是学生”进行分词，分别得到“我”，“是”，“学生”

2、每个单词通过word2vec转化为向量

3、初始化RNN的隐藏层向量为h_init

4、Encode阶段：将h_init和input(“我”的词向量)输入RNN族神经网络，得到h1。再将h1和input(“是”的词向量)输入RNN得到h2。直到得到最后的h3。将h1+h2+h3一起作为encode的输出。

5、Decode阶段：

（1）将h3作为RNN的hidden_init，与input(的词向量)输入RNN得到输出h1‘。

（2）h1’与encode的输出(h1、h2、h3)分别进行点积得到3个weight值

（3）将weight值再乘以encode的输出(h1、h2、h3)得到最终的context

（4）将context与h1’进行concat作为FC的输入

（5）输入FC网络，再经过softmax得到数据分布，取argmax对应的单词即为预测的第一个单词。

（6）重复以上1~5步直到预测单词为””

以上标红部分为与未加attention的区别部分。