Transformer、Bert、GPT简介

Transformer

首先看一下trasformer结构

简单回顾一下，encoder将token编码处理，得到embedding.然后送入decoder。decoder的input是前一个时间点产生的output。

Masked Multi-Head Attention，Masked的意思是，在做self-attention的时候，这个decoder只会attend到已经产生的sequence(这个sequence长度和encoder的输出长度不一样)，因为没有产生的部分无法做attention

一个有趣的动画：

Encode：所有word两两之间做attention，有三个attention layer

Decode：不只 attend input 也会attend 之前已经输出的部分

损失函数：

Q&A

q1:decoder的输入长度为什么和encoder的不一样，decoder的输入是什么？

训练时是GT+Positional Embedding。没有Positional Embedding的Attention mask只能做到看到当前位置之前的所有信息，而做不到有序

预测时是（1）起始符以及后续。

以问答为例，训练阶段我是知道decoder最终输出是“I am fine”，所以decoder的【输入】在训练阶段分别为（1）起始符（2）起始符+I（3）起始符+I+am（4）起始符+I+am+fine，因为我们知道正确的最终输出是什么，所以这4个阶段是可以并行执行的.

但是预测阶段，我们是不知道decoder的输出的，所以我们只能decoder的输入只能逐步进行（1）起始符（2）起始符+decoder预测单词1（3）起始符+decoder预测单词1+decoder预测单词2…，这样

BERT

结构：

BERT只使用了transformer的encoder部分.

input: token embedding ＋segment embedding + position embedding

会将输入的自然语言句子通过WordPiece embeddings来转化为token序列。之所以会有segment embedding是因为bert会做NSP(next sentense prediction)任务，判断两个句子间的关系，需要sentense级别的信息

output:为预测这些被遮盖掉的token,被mask掉的词将会被输入到一个softmax分类器中，分类器输出的维度对应词典的大小。

方法：

AE:auto encoder

损失函数为：负对数似然函数 +　二分类损失函数

具体的损失函数参看BERT损失函数

Q&A

q1:BERT怎么实现双向的：

对比GPT，BERT使用了双向self-attention架构，而GPT使用的是受限的self-attention， 即限制每个token只能attend到其左边的token。

为了能够双向地训练语言模型，BERT的做法是简单地随机mask掉一定比例的输入token（这些token被替换成[MASK]这个特殊token），然后

GPT

GPT 预训练的方式和传统的语言模型一样，通过上文，预测下一个单词；GPT 预训练的方式是使用 Mask LM。

例如给定一个句子 [u1, u2, …, un]，GPT 在预测单词 ui 的时候只会利用 [u1, u2, …, u(i-1)] 的信息，而 BERT 会同时利用 [u1, u2, …, u(i-1), u(i+1), …, un] 的信息

结构

GPT只使用了transformer的decoder部分,并去掉了第二个multi self attention layer

方法：

AR:auto regressive

损失函数为：给定一个无标签的序列 $u=\{u_1,u_2,\cdots u_i\}$，语言模型的优化目标是最大化下面的似然值：
$$L_1(\mathcal{U})=\sum _i\log P\left(u_i\mid u_{i-k},\dots ,u_{i-1};\Theta \right)$$

Q&A

q1:GPT是一个单词一个单词的预测概率嘛？

是的。