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Chapter11/Figures/figure-use-cnn-in-sentence-classification.tex
......@@ -53,12 +53,13 @@
% 全连接线
\draw[line] (8.4cm, 2.2cm) -- (11.2cm,2.2cm);
\draw[line] (8.7cm,1.4cm) -- (11.3cm, 1.8cm);
%全连接上面的红虚线
\draw[red!60,line] ([xshift=5.6cm,yshift=0cm]0cm+1*\bcc,0cm+7*\bcc) -- (8.15cm,1.8cm);
\draw[red!60,line] ([xshift=5.6cm,yshift=0cm]0cm+1*\bcc,0cm) -- (8.25cm, 1.4cm);
\draw[red!60,line] ([xshift=5.6cm,yshift=0cm]0cm+1*\bcc,0cm) -- (8.3cm, 1.4cm);
\draw[red!60,line] (0cm+6*\bcc,0cm+9*\bcc) -- ([xshift=5.6cm,yshift=0cm]0cm,0cm+7*\bcc);
\draw[red!60,line] (0cm+6*\bcc,0cm+7*\bcc) -- ([xshift=5.6cm,yshift=0cm]0cm,0cm+6*\bcc);
% 特征图红色虚线
\draw[red!60,line] (0cm+6*\bcc,0cm+9*\bcc) -- ([xshift=5.6cm,yshift=0cm]0cm,0cm+8*\bcc);
\draw[red!60,line] (0cm+6*\bcc,0cm+7*\bcc) -- ([xshift=5.6cm,yshift=0cm]0cm,0cm+7*\bcc);
\draw[red!60,line] (0cm+6*\bcc,0cm+2*\bcc) -- ([xshift=5.6cm,yshift=0cm]0cm,0cm+1*\bcc);
\draw[red!60,line] (0cm+6*\bcc,0cm) -- ([xshift=5.6cm,yshift=0cm]0cm,0cm);
\draw[ugreen!60,line] (0cm+6*\bcc,0cm+6*\bcc) -- ([xshift=5.0cm,yshift=1.3cm]0cm,0cm+3*\bcc);
......
Chapter11/chapter11.tex
......@@ -38,7 +38,7 @@
\parinterval 图\ref{fig:11-1}展示了全连接层和卷积层的结构对比，可以看到在全连接层中，模型考虑了所有的输入，层输出中的每一个元素都依赖于所有输入。这种全连接层适用于大多数任务，但是当处理图像这种网格数据的时候，规模过大的数据会导致模型参数量过大，难以处理。其次，在一些网格数据中，通常具有局部不变性的特征，比如图像中不同位置的相同物体，语言序列中相同的$n$-gram等。而全连接网络很难提取这些局部不变性特征。为此，一些研究人员提出使用卷积层来替换全连接层\upcite{DBLP:conf/eccv/LiuAESRFB16,DBLP:journals/pami/RenHG017}。
\parinterval 相比于全连接网络，卷积神经网络最大的特点在于具有{\small\bfnew{局部连接}}\index{局部连接}（Locally Connected）\index{Locally Connected} 和{\small\bfnew{权值共享}}\index{权值共享}（Weight Tying）\index{Weight Tying}的特性。如图\ref{fig:11-1}(b)，卷积层中每个神经元只响应周围部分的局部输入特征，大大减少了网络中的连接数和参数量。另一方面，卷积层使用相同的卷积核对不同位置进行特征提取，换句话说，就是采用权值共享来进一步减少参数量，共享的参数对应于图中相同颜色的连接。
\parinterval 相比于全连接网络，卷积神经网络最大的特点在于具有{\small\bfnew{局部连接}}\index{局部连接}（Locally Connected）\index{Locally Connected} 和{\small\bfnew{权值共享}}\index{权值共享}（Weight Sharing）\index{Weight Sharing}的特性。如图\ref{fig:11-1}(b)，卷积层中每个神经元只响应周围部分的局部输入特征，大大减少了网络中的连接数和参数量。另一方面，卷积层使用相同的卷积核对不同位置进行特征提取，换句话说，就是采用权值共享来进一步减少参数量，共享的参数对应于图中相同颜色的连接。
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% 图1.
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\parinterval 针对不定长序列，一种可行的方法是使用之前介绍过的循环神经网络，其本质也是基于权重共享的想法，在不同的时间步复用相同的循环神经网络单元进行处理。但是，循环神经网络最大的弊端在于每一时刻的计算都依赖于上一时刻的结果，因此只能对序列进行串行处理，无法充分利用硬件设备进行并行计算，导致效率相对较低。此外，在处理较长的序列时，这种串行的方式很难捕捉长距离的依赖关系。相比之下，卷积神经网络采用共享参数的方式处理固定大小窗口内的信息，且不同位置的卷积操作之间没有相互依赖，因此可以对序列进行高效地并行处理。同时，针对序列中距离较长的依赖关系，可以通过堆叠多层卷积层来扩大{\small\bfnew{感受野}}\index{感受野} (Receptive Field)\index{Receptive Field} ，这里感受野指能够影响神经元输出的原始输入数据区域的大小。图\ref{fig:11-9}对比了这两种结构，可以看出，为了捕捉$\mathbi{e}_2$ 和$\mathbi{e}_8$ 之间的联系，串行结构需要顺序的6次操作，和序列长度相关。而该卷积神经网络中，卷积操作每次对三个词进行计算，仅需要4层卷积计算就能得到$\mathbi{e}_2$ 和$\mathbi{e}_8$之间的联系，其操作数和卷积核的大小相关，相比于串行的方式具有更短的路径和更少的非线性计算，更容易进行训练。因此，也有许多研究人员在许多自然语言处理任务上尝试使用卷积神经网络进行序列建模\upcite{Kim2014ConvolutionalNN,Santos2014DeepCN,Kalchbrenner2014ACN,DBLP:conf/naacl/Johnson015,DBLP:conf/naacl/NguyenG15}。
\parinterval 区别于传统图像上的卷积操作，在面向序列的卷积操作中，卷积核只在序列这一维度进行移动，用来捕捉连续的多个词之间的特征。需要注意的是，由于单词通常由一个实数向量表示（词嵌入），因此可以将词嵌入的维度看作是卷积操作中的通道数。图\ref{fig:11-10}就是一个基于序列卷积的文本分类模型，模型的输入是维度大小为$m\times O $的句子表示，$m$表示句子长度，$O$表示卷积核通道数，其值等于词嵌入维度，模型使用多个不同（对应图中不同的颜色）的卷积核来对序列进行特征提取，得到了多个不同的特征序列。然后使用池化层降低表示维度，得到了一组和序列长度无关的特征表示。基于这组压缩过的特征表示，模型再通过全连接网络和Softmax函数作为相应类别的预测。在这其中卷积层和池化层分别起到了特征提取和状态压缩的作用，将一个不定长的序列转化到一组固定大小的特征表示。
\parinterval 区别于传统图像上的卷积操作，在面向序列的卷积操作中，卷积核只在序列这一维度进行移动，用来捕捉连续的多个词之间的特征。需要注意的是，由于单词通常由一个实数向量表示（词嵌入），因此可以将词嵌入的维度看作是卷积操作中的通道数。图\ref{fig:11-10}就是一个基于序列卷积的文本分类模型，模型的输入是维度大小为$m\times O $的句子表示，$m$表示句子长度，$O$表示卷积核通道数，其值等于词嵌入维度，模型使用多个不同（对应图中不同的颜色）的卷积核来对序列进行特征提取，得到了多个不同的特征序列。然后使用池化层降低表示维度，得到了一组和序列长度无关的特征表示。基于这组压缩过的特征表示，模型再通过全连接网络和Softmax函数作为相应类别的预测。在这其中卷积层和池化层分别起到了特征提取和特征压缩的作用，将一个不定长的序列转化到一组固定大小的特征表示。
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% 图10.
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\subsection{门控卷积神经网络}
\parinterval 单层卷积神经网络的感受野受限于卷积核的大小，因此只能捕捉序列中局部的上下文信息，不能很好地进行长序列建模。为了捕捉更长的长下文信息，最简单的做法就是堆叠多个卷积层。相比于循环神经网络的链式结构，对相同的上下文跨度，多层卷积神经网络的层级结构可以通过更少的非线性计算对其进行建模，缓解了长距离建模中的梯度消失问题。因此，卷积神经网络相对更容易进行训练。
\parinterval 单层卷积神经网络的感受野受限于卷积核的大小，因此只能捕捉序列中局部的上下文信息，不能很好地进行长序列建模。为了捕捉更长的上下文信息，最简单的做法就是堆叠多个卷积层。相比于循环神经网络的链式结构，对相同的上下文跨度，多层卷积神经网络的层级结构可以通过更少的非线性计算对其进行建模，缓解了长距离建模中的梯度消失问题。因此，卷积神经网络相对更容易进行训练。
\parinterval 在ConvS2S模型中，编码端和解码端分别使用堆叠的门控卷积神经网络对源语和目标语序列进行建模，在传统卷积神经网络的基础上引入了门控线性单元\upcite{Dauphin2017LanguageMW}，通过门控机制对卷积输出进行控制，它在模型中的位置如图\ref{fig:11-13}黄色方框所示：
......
Chapter12/Figures/figure-decode-of-transformer.tex
......@@ -73,7 +73,7 @@
%\node [anchor=west,inner sep=2pt] (o5) at ([xshift=0.3em]o4.east) {\tiny{...}};
}
{
\node [anchor=north,inner sep=2pt] (wt1) at ([yshift=-0.6em]t1.south) {\tiny{$\langle$eos$\rangle$}};
\node [anchor=north,inner sep=2pt] (wt1) at ([yshift=-0.6em]t1.south) {\tiny{$\langle$sos$\rangle$}};
}
{
\node [anchor=north,inner sep=2pt] (wt2) at ([yshift=-0.6em]t2.south) {\tiny{How}};
......
Chapter12/Figures/figure-example-of-self-attention-mechanism-calculation.tex
......@@ -7,13 +7,13 @@
\node [rnode,anchor=south west,fill=green!20!white] (key11) at (0,0) {\scriptsize{$h(\textrm{你})$}};
\node [rnode,anchor=south west,fill=green!20!white] (key11) at (0,0) {\scriptsize{$h(\textrm{他})$}};
\node [rnode,anchor=south west,fill=green!20!white] (key12) at ([xshift=0.8em]key11.south east) {\scriptsize{$h(\textrm{什么})$}};
\node [rnode,anchor=south west,fill=green!20!white] (key13) at ([xshift=0.8em]key12.south east) {\scriptsize{$h(\textrm{也})$}};
\node [rnode,anchor=south west,fill=green!20!white] (key14) at ([xshift=0.8em]key13.south east) {\scriptsize{$h(\textrm{没})$}};
\node [rnode,anchor=south west,fill=green!20!white] (key15) at ([xshift=0.8em]key14.south east) {\scriptsize{$h(\textrm{学})$}};
\node [rnode,anchor=east] (query1) at ([xshift=-1em]key11.west) {\scriptsize{$h(\textrm{你})$}};
\node [rnode,anchor=east] (query1) at ([xshift=-1em]key11.west) {\scriptsize{$h(\textrm{他})$}};
\draw [->] ([yshift=1pt,xshift=4pt]query1.north) .. controls +(90:0.6em) and +(90:0.6em) .. ([yshift=1pt]key11.north);
\draw [->] ([yshift=1pt,xshift=0pt]query1.north) .. controls +(90:1.0em) and +(90:1.0em) .. ([yshift=1pt]key12.north);
......
Chapter12/chapter12.tex
......@@ -64,15 +64,6 @@
\noindent 其中，$\mathbi{h}_i$ 为源语句子每个位置的表示结果，$\alpha_{i,j}$是目标位置$j$对$\mathbi{h}_i$的注意力权重。以源语句子为例，自注意力机制将序列中每个位置的表示$\mathbi{h}_i$看作$\mathrm{query}$（查询），并且将所有位置的表示看作$\mathrm{key}$（键）和$\mathrm{value}$ （值）。自注意力模型通过计算当前位置与所有位置的匹配程度，也就是在注意力机制中提到的注意力权重，来对各个位置的$\mathrm{value}$进行加权求和。得到的结果可以被看作是在这个句子中当前位置的抽象表示。这个过程，可以叠加多次，形成多层注意力模型，对输入序列中各个位置进行更深层的表示。
\parinterval 举个例子，如图\ref{fig:12-38}所示，一个汉语句子包含5个词。这里，用$h$(他)表示“他”当前的表示结果，其中$h(\cdot)$是一个函数，用于返回输入单词所在位置对应的表示结果（向量）。如果把“他”看作目标，这时$\mathrm{query}$ 就是$h$(他)，$\mathrm{key}$和$\mathrm{value}$是图中所有位置的表示，即：{$h$(他)、$h$(什么)、$h$(也)、$h$(没)、$h$(学)}。在自注意力模型中，首先计算$\mathrm{query}$ 和$\mathrm{key}$的相关度，这里用$\alpha_i$表示$h$(他)和位置$i$的表示之间的相关性。然后，把$\alpha_i$作为权重，对不同位置上的$\mathrm{value}$进行加权求和。最终，得到新的表示结果$\tilde{h}$ (他)：
\begin{eqnarray}
\tilde{h} (\textrm{他} ) & = & \alpha_1 {h} (\textrm{他} ) + \alpha_2 {h} (\textrm{什么}) + \alpha_3 {h} (\textrm{也} ) + \nonumber \\
& & \alpha_4 {h} (\textrm{没} ) +\alpha_5 {h} (\textrm{学} )
\label{eq:12-42}
\end{eqnarray}
%----------------------------------------------
\begin{figure}[htp]
\centering
......@@ -82,7 +73,16 @@
\end{figure}
%----------------------------------------------
\parinterval 同理，也可以用同样的方法处理这个句子中的其他单词。可以看出，在注意力机制中，并不是使用类似于循环神经网络的记忆能力去访问历史信息。序列中所有单词之间的信息都是通过同一种操作（$\mathrm{query}$和$\mathrm{key}$的相关度）进行处理。这样，表示结果$\tilde{h} (\textrm{他})$在包含“他”这个单词的信息的同时，也包含了序列中其他词的信息。也就是，序列中每一个位置的表示结果中，都包含了其他位置的信息。从这个角度说，$\tilde{h} (\textrm{他})$已经不再是单词“他”自身的表示结果，而是一种在单词“他”的位置上的全局信息的表示。
\parinterval 举个例子，如图\ref{fig:12-38}所示，一个汉语句子包含5个词。这里，用$h$(他)表示“他”当前的表示结果，其中$h(\cdot)$是一个函数，用于返回输入单词所在位置对应的表示结果（向量）。如果把“他”看作目标，这时$\mathrm{query}$ 就是$h$(他)，$\mathrm{key}$和$\mathrm{value}$是图中所有位置的表示，即：{$h$(他)、$h$(什么)、$h$(也)、$h$(没)、$h$(学)}。在自注意力模型中，首先计算$\mathrm{query}$ 和$\mathrm{key}$的相关度，这里用$\alpha_i$表示$h$(他)和位置$i$的表示之间的相关性。然后，把$\alpha_i$作为权重，对不同位置上的$\mathrm{value}$进行加权求和。最终，得到新的表示结果$\tilde{h}$ (他)：
\begin{eqnarray}
\tilde{h} (\textrm{他} ) & = & \alpha_1 {h} (\textrm{他} ) + \alpha_2 {h} (\textrm{什么}) + \alpha_3 {h} (\textrm{也} ) + \nonumber \\
& & \alpha_4 {h} (\textrm{没} ) +\alpha_5 {h} (\textrm{学} )
\label{eq:12-42}
\end{eqnarray}
\parinterval 同理，也可以用同样的方法处理这个句子中的其他单词。可以看出，在自注意力机制中，并不是使用类似于循环神经网络的记忆能力去访问历史信息。序列中所有单词之间的信息都是通过同一种操作（$\mathrm{query}$和$\mathrm{key}$的相关度）进行处理。这样，表示结果$\tilde{h} (\textrm{他})$在包含“他”这个单词的信息的同时，也包含了序列中其他词的信息。也就是，序列中每一个位置的表示结果中，都包含了其他位置的信息。从这个角度说，$\tilde{h} (\textrm{他})$已经不再是单词“他”自身的表示结果，而是一种在单词“他”的位置上的全局信息的表示。
\parinterval 通常，也把生成$\tilde{h}(w_i)$的过程看作特征提取，而实现这个过程的模型被称为特征提取器。循环神经网络、卷积神经网络和自注意力模型都是典型的特征提取器。特征提取是神经机器翻译系统的关键步骤，在随后的内容中可以看到自注意力模型是一个非常适合机器翻译任务的特征提取器。
......@@ -153,7 +153,7 @@
\end{figure}
%----------------------------------------------
\parinterval 图\ref{fig:12-39}展示了Transformer的结构。解码器由若干层组成（绿色虚线框就代表一层）。每一层（Layer）的输入都是一个向量序列，输出是同样大小的向量序列，而Transformer层的作用是对输入进行进一步的抽象，得到新的表示结果。不过这里的层并不是指单一的神经网络结构，它里面由若干不同的模块组成，包括：
\parinterval 图\ref{fig:12-39}展示了Transformer的结构。编码器由若干层组成（绿色虚线框就代表一层）。每一层（Layer）的输入都是一个向量序列，输出是同样大小的向量序列，而Transformer层的作用是对输入进行进一步的抽象，得到新的表示结果。不过这里的层并不是指单一的神经网络结构，它里面由若干不同的模块组成，包括：
\begin{itemize}
\vspace{0.5em}
......@@ -182,9 +182,9 @@
\parinterval 此外，编码端和解码端都有输入的词序列。编码端的词序列输入是为了对其进行表示，进而解码端能从编码端访问到源语言句子的全部信息。解码端的词序列输入是为了进行目标语的生成，本质上它和语言模型是一样的，在得到前$n-1$个单词的情况下输出第$n$个单词。除了输入词序列的词嵌入，Transformer中也引入了位置嵌入，以表示每个位置信息。原因是，自注意力机制没有显性地对位置进行表示，因此也无法考虑词序。在输入中引入位置信息可以让自注意力机制间接地感受到每个词的位置，进而保证对序列表示的合理性。最终，整个模型的输出由一个Softmax层完成，它和循环神经网络中的输出层是完全一样的。
\parinterval 在进行更详细的介绍前，先利用图\ref{fig:12-39}简单了解一下Transformer模型是如何进行翻译的。首先，Transformer将源语言句子“我/很/好”的词嵌入融合位置编码后作为输入。然后，编码器对输入的源语句子进行逐层抽象，得到包含丰富的上下文信息的源语表示并传递给解码器。解码器的每一层，使用自注意力子层对输入解码端的表示进行加工，之后再使用编码-解码注意力子层融合源语句子的表示信息。就这样逐词生成目标语译文单词序列。解码器的每个位置的输入是当前单词（比如，“I”），而这个位置输出是下一个单词（比如，“am”），这个设计和标准的神经语言模型是完全一样的。
\parinterval 在进行更详细的介绍前，先利用图\ref{fig:12-39}简单了解一下Transformer模型是如何进行翻译的。首先，Transformer将源语言句子“我/很/好”的词嵌入融合位置编码后作为输入。然后，编码器对输入的源语句子进行逐层抽象，得到包含丰富的上下文信息的源语表示并传递给解码器。解码器的每一层，使用自注意力子层对输入解码端的表示进行加工，之后再使用编码-解码注意力子层融合源语句子的表示信息。就这样逐词生成目标语译文单词序列。解码器每个位置的输入是当前单词（比如，“I”），而这个位置的输出是下一个单词（比如，“am”），这个设计和标准的神经语言模型是完全一样的。
\parinterval 当然，这里可能还有很多疑惑，比如，什么是位置编码？Transformer的自注意力机制具体是怎么进行计算的，其结构是怎样的？层归一化又是什么？等等。下面就一一展开介绍。
\parinterval 当然，这里可能还有很多疑惑，比如，什么是位置编码？Transformer的自注意力机制具体是怎么进行计算的，其结构是怎样的？层正则化又是什么？等等。下面就一一展开介绍。
%----------------------------------------------------------------------------------------
% NEW SECTION
......@@ -287,7 +287,7 @@
\noindent 首先，通过对$\mathbi{Q}$和$\mathbi{K}$的转置进行矩阵乘法操作，计算得到一个维度大小为$L \times L$的相关性矩阵，即$\mathbi{Q}\mathbi{K}^{\textrm{T}}$，它表示一个序列上任意两个位置的相关性。再通过系数1/$\sqrt{d_k}$进行放缩操作，放缩可以减少相关性矩阵的方差，具体体现在运算过程中实数矩阵中的数值不会过大，有利于模型训练。
\parinterval 在此基础上，通过对相关性矩阵累加一个掩码矩阵$\mathbi{Mask}$，来屏蔽掉矩阵中的无用信息。比如，在编码端，如果需要对多个句子同时处理，由于这些句子长度不同意，需要对句子的补齐。再比如，在解码端，训练的时候需要屏蔽掉当前目标语位置右侧的单词，因此这些单词在推断的时候是看不到的。
\parinterval 在此基础上，通过对相关性矩阵累加一个掩码矩阵$\mathbi{Mask}$，来屏蔽掉矩阵中的无用信息。比如，在编码端，如果需要对多个句子同时处理，由于这些句子长度不统一，需要对句子补齐。再比如，在解码端，训练的时候需要屏蔽掉当前目标语位置右侧的单词，因此这些单词在推断的时候是看不到的。
\parinterval 随后，使用Softmax函数对相关性矩阵在行的维度上进行归一化操作，这可以理解为对第$i$ 行进行归一化，结果对应了$\mathbi{V}$ 中不同位置上向量的注意力权重。对于$\mathrm{value}$ 的加权求和，可以直接用相关性系数和$\mathbi{V}$ 进行矩阵乘法得到，即$\textrm{Softmax}
( \frac{\mathbi{Q}\mathbi{K}^{\textrm{T}}} {\sqrt{d_k}} + \mathbi{Mask} )$和$\mathbi{V}$进行矩阵乘。最终得到自注意力的输出，它和输入的$\mathbi{V}$的大小是一模一样的。图\ref{fig:12-45}展示了点乘注意力计算的全过程。
......@@ -296,7 +296,7 @@
\begin{figure}[htp]
\centering
\input{./Chapter12/Figures/figure-point-product-attention-model}
\caption{点乘注意力力模型 }
\caption{点乘注意力模型 }
\label{fig:12-45}
\end{figure}
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......@@ -328,7 +328,7 @@
\vspace{0.5em}
\item 其次，对每个头分别执行点乘注意力操作，并得到每个头的注意力操作的输出$\mathbi{head}_i$；
\vspace{0.5em}
\item 最后，将$h$个头的注意力输出在最后一维$d_v$进行拼接（Concat）重新得到维度为$h \times d_v$的输出，并通过对其左乘一个权重矩阵$\mathbi{W}^{\,o}$进行线性变换，从而对多头计算得到的信息进行融合，且将多头注意力输出的维度映射为模型的隐层大小（即$d_{model}$），这里参数矩阵$\mathbi{W}^{\,o} \in \mathbb{R}^{h d_v \times d_{model}}$。
\item 最后，将$h$个头的注意力输出在最后一维$d_v$进行拼接（Concat）重新得到维度为$h \times d_v$的输出，并通过对其右乘一个权重矩阵$\mathbi{W}^{\,o}$进行线性变换，从而对多头计算得到的信息进行融合，且将多头注意力输出的维度映射为模型的隐层大小（即$d_{model}$），这里参数矩阵$\mathbi{W}^{\,o} \in \mathbb{R}^{h d_v \times d_{model}}$。
\vspace{0.5em}
\end{itemize}
......@@ -356,7 +356,7 @@
\subsection{掩码操作}
\parinterval 在公式\eqref{eq:12-47}中提到了{\small\bfnew{掩码}}\index{掩码}（Mask\index{Mask}），它的目的是对向量中某些值进行掩盖，避免无关位置的数值对运算造成影响。Transformer中的掩码主要应用在注意力机制中的相关性系数计算，具体方式是在相关性系数矩阵上累加一个掩码矩阵。该矩阵在需要掩码的位置的值为负无穷$-$inf（具体实现时是一个非常小的数，比如$-$1e-9），其余位置为0，这样在进行了Softmax 归一化操作之后，被掩码掉的位置计算得到的权重便近似为0，也就是说对无用信息分配的权重为0，从而避免了其对结果产生影响。Transformer包含两种掩码：
\parinterval 在公式\eqref{eq:12-47}中提到了{\small\bfnew{掩码}}\index{掩码}（Mask\index{Mask}），它的目的是对向量中某些值进行掩盖，避免无关位置的数值对运算造成影响。Transformer中的掩码主要应用在注意力机制中的相关性系数计算，具体方式是在相关性系数矩阵上累加一个掩码矩阵。该矩阵在需要掩码的位置的值为负无穷$-$inf（具体实现时是一个非常小的数，比如$-$1e9），其余位置为0，这样在进行了Softmax 归一化操作之后，被掩码掉的位置计算得到的权重便近似为0，也就是说对无用信息分配的权重为0，从而避免了其对结果产生影响。Transformer包含两种掩码：
\begin{itemize}
\vspace{0.5em}
......@@ -562,7 +562,7 @@ Transformer Deep（48层） & 30.2 & 43.1 & 194$\times 10^
\section{推断}
\parinterval Transformer解码器生成译文词序列的过程和其它神经机器翻译系统类似，都是从左往右生成，且下一个单词的预测依赖已经生成的单词。其具体推断过程如图\ref{fig:12-56}所示，其中$\mathbi{C}_i$是编码-解码注意力的结果，解码器首先根据“<eos>”和$\mathbi{C}_1$生成第一个单词“how”，然后根据“how”和$\mathbi{C}_2$生成第二个单词“are”，以此类推，当解码器生成“<eos>”时结束推断。
\parinterval Transformer解码器生成译文词序列的过程和其它神经机器翻译系统类似，都是从左往右生成，且下一个单词的预测依赖已经生成的单词。其具体推断过程如图\ref{fig:12-56}所示，其中$\mathbi{C}_i$是编码-解码注意力的结果，解码器首先根据“<sos>”和$\mathbi{C}_1$生成第一个单词“how”，然后根据“how”和$\mathbi{C}_2$生成第二个单词“are”，以此类推，当解码器生成“<eos>”时结束推断。
\parinterval 但是，Transformer在推断阶段无法对所有位置进行并行化操作，因为对于每一个目标语单词都需要对前面所有单词进行注意力操作，因此它推断速度非常慢。可以采用的加速手段有：Cache（缓存需要重复计算的变量）\upcite{Vaswani2018Tensor2TensorFN}、低精度计算\upcite{DBLP:journals/corr/CourbariauxB16,Lin2020TowardsF8}、共享注意力网络等\upcite{Xiao2019SharingAW}。关于Transformer模型的推断加速方法将会在{\chapterfourteen}进一步深入讨论。
......
ChapterPreface/Figures/figure-preface.tex
......@@ -24,10 +24,10 @@
\node [partnode,anchor=south,orange,minimum height=11.5em,minimum width=18.1em,fill=white] (part2) at ([yshift=3em]part1.north west) {};
\node [anchor=north] (part2label) at ([yshift=-0.3em]part2.north) {\sffamily\bfseries{统计机器翻译}};
\node [anchor=north west,draw=orange,thick,fill=white,rounded corners] (part2title) at ([xshift=-0.3em,yshift=0.3em]part2.north west) {{\color{orange} {\sffamily\bfseries 第二部分}}};
\node [secnode,anchor=south,fill=orange!20,minimum width=17em,align=left] (sec04) at ([yshift=0.5em]part2.south) {第四章\hspace{1em} 基于词的机器翻译建模 \hspace{2.0em}};
\node [secnode,anchor=south,fill=orange!20,minimum width=17em,align=center] (sec05) at ([yshift=0.8em]sec04.north) {第五章\hspace{1em} 基于扭曲度和繁衍率的模型};
\node [secnode,anchor=south,fill=orange!20,minimum width=17em,align=center] (sec06) at ([yshift=0.8em]sec05.north) {第六章\hspace{1em} 基于短语的模型 \hspace{4.7em}};
\node [secnode,anchor=south,fill=orange!20,minimum width=17em,align=center] (sec07) at ([yshift=0.8em]sec06.north) {第七章\hspace{1em} 基于句法的模型 \hspace{4.7em}};
\node [secnode,anchor=south,fill=orange!20,minimum width=17em,align=left] (sec04) at ([yshift=0.5em]part2.south) {第五章\hspace{1em} 基于词的机器翻译建模 \hspace{2.35em}};
\node [secnode,anchor=south,fill=orange!20,minimum width=17em,align=center] (sec05) at ([yshift=0.8em]sec04.north) {\hspace{1.4em}第六章\hspace{1em} 基于扭曲度和繁衍率的翻译模型};
\node [secnode,anchor=south,fill=orange!20,minimum width=17em,align=center] (sec06) at ([yshift=0.8em]sec05.north) {第七章\hspace{1em} 基于短语的模型 \hspace{5.35em}};
\node [secnode,anchor=south,fill=orange!20,minimum width=17em,align=center] (sec07) at ([yshift=0.8em]sec06.north) {第八章\hspace{1em} 基于句法的模型 \hspace{5.35em}};
\draw [->,very thick] ([yshift=-0.7em]sec05.south) -- ([yshift=-0.1em]sec05.south);
\draw [->,very thick] ([yshift=-0.7em]sec06.south) -- ([yshift=-0.1em]sec06.south);
\draw [->,very thick] ([yshift=-0.7em]sec07.south) -- ([yshift=-0.1em]sec07.south);
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