深度学习——Transformer的理解整理

一、答主1

机器翻译

transformer刚被提出的时候就是被用于处理机器翻译的。在transformer架构中的不同位置Q，K，V指代的变量是不一样的。
假设现在处理的是英文->德文的翻译任务。

• 在encoder的输入端，这里执行的是self-attention，Q、K、V 都是指代英文的embedding。
• 在decoder的输入端，这里执行的是masked self-attention，Q、K、V 都是指代德文的embedding。
• 在encoder的输出端和decoder的某个layer的输出进行交互的时候，也就是执行cross-attention的时候，Q指代的是德文的embedding，K、V指代英文的embedding。

车道线检测

在CLRNet中也用到了transformer的结构，这里的QKV就可以指代不同的东西了。Q指代了车道线的特征，K、V指代的是图像的feature map，来计算车道线特征对图像全局特征的注意力情况。

目标检测

用DETR做检测，Q就指代了object query，它是模型权重的一部分，也就是可学习的参数。K、V同样指代了图像的feature map。

从以上3个不同的任务可以更加直观的去理解Q、K、V根据不同任务，指代的物理量是不一样的，也可以更加深入的去理解它的计算过程，和其背后的注意力机制的思想。所以Q这个变量一般同具体的任务有关，而K、V两个变量是Q想要关注的物理量。transformer这种结构能够在不同领域都能使用，可见它的通用性。

二、答主2

问题搜答案

你有一个问题Q，然后去搜索引擎里面搜，搜索引擎里面有好多文章，每个文章V有一个能代表其正文内容的标题K，然后搜索引擎用你的问题Q和那些文章V的标题K进行一个匹配，看看相关度（QK —>attention值），然后你想用这些检索到的不同相关度的文章V来表示你的问题，就用这些相关度将检索的文章V做一个加权和，那么你就得到了一个新的Q’，这个Q’融合了相关性强的文章V更多信息，而融合了相关性弱的文章V较少的信息。这就是注意力机制，注意力度不同，重点关注（权值大）与你想要的东西相关性强的部分，稍微关注（权值小）相关性弱的部分。

三、答主3

查字典

假想你有一个map/dict或者其他名字，一个key对应一个value，在检索的时候，给定query，如果query in map，就是query等于其中一个key，就返回对应的value。这个方法太hard了，有就是有，没有就是没有。对于qkv都是向量的情况，这种方法不可行，只能让它变soft，那就是算一算query和key的关系，按照比例对value加和，这和max变成softmax有异曲同工之妙。

可能更类似于插值，比如你去爬山，半山腰想知道自己的海拔，周围有远有近有高有低好几个海拔参考点，你通过它们来估计自己的海拔，当然是越近越有参考作用，也就是注意力系数越大。要是估算错了怎么办？幸好你爬到山顶有真实海拔，估算错误就修正，顺便把之前你参考的那些值也修正了。爬山的人越多，修正的次数越多，那些参考值越准确。

四、答主4

• 查询（Q）：代表我们想要理解的词（例如，“machines”）的向量表示。
• 键（K）：代表句子中所有词（包括“Thinking”和“machines”）的向量表示，用于与Q进行比较。
• 值（V）：同样代表句子中所有词的向量表示，但是当计算出Q和K的相似度后，将用于加权求和，生成输出。

参考文章

1. 知乎讨论——transformer中的Q,K,V到底是什么？
2. 一系列文章：ChatGPT背后强大而神秘的力量：用最简单的语言讲解Transformer架构之概览
3. 外国人专业文章讲解
4. 图解 transformer——注意力计算原理
5. Transformer 01：自注意力机制Q，K，V详解