MHD、MQA、GQA注意力机制详解

2024-05-11 12:52
文章标签 详解 机制 注意力 mhd mqa gqa

本文主要是介绍MHD、MQA、GQA注意力机制详解,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

MHD、MQA、GQA注意力机制详解

  • 注意力机制详解及代码
    • 前言:
    • MHA
    • MQA
    • GQA

注意力机制详解及代码

前言:

自回归解码器推理是 Transformer 模型的 一个严重瓶颈,因为在每个解码步骤中加 载解码器权重以及所有注意键和值会产生 内存带宽开销

下图为三种注意力机制的结构图和实验结果

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

MHA

多头注意力机制是Transformer模型中的核心组件。在其设计中,"多头"意味着该机制并不只计算一种注意力权重,而是并行计算多种权重,每种权重都从不同的“视角”捕获输入的不同信息。

  • hidden_state经过线性层得到q、k、v
  • q、k、v经过split后增加一个维度:num_heads
  • q、k计算注意力分数score
  • softmax对注意力分数进行归一化得到注意力权重attention_probs
  • 使用注意力权重和值计算输出:output
  • 对注意力输出进行拼接concat
import torch
from torch import nn
class MutiHeadAttention(torch.nn.Module):def __init__(self, hidden_size, num_heads):super(MutiHeadAttention, self).__init__()self.num_heads = num_headsself.head_dim = hidden_size // num_heads## 初始化Q、K、V投影矩阵self.q_linear = nn.Linear(hidden_size, hidden_size)self.k_linear = nn.Linear(hidden_size, hidden_size)self.v_linear = nn.Linear(hidden_size, hidden_size)## 输出线性层self.o_linear = nn.Linear(hidden_size, hidden_size)def forward(self, hidden_state, attention_mask=None):batch_size = hidden_state.size()[0]query = self.q_linear(hidden_state)key = self.k_linear(hidden_state)value = self.v_linear(hidden_state)query = self.split_head(query)key = self.split_head(key)value = self.split_head(value)## 计算注意力分数attention_scores = torch.matmul(query, key.transpose(-1, -2)) / torch.sqrt(torch.tensor(self.head_dim))if attention_mask != None:attention_scores += attention_mask * -1e-9## 对注意力分数进行归一化attention_probs = torch.softmax(attention_scores, dim=-1)output = torch.matmul(attention_probs, value)## 对注意力输出进行拼接output = output.transpose(-1, -2).contiguous().view(batch_size, -1, self.head_dim * self.num_heads)output = self.o_linear(output)return outputdef split_head(self, x):batch_size = x.size()[0]return x.view(batch_size, -1, self.num_heads, self.head_dim).transpose(1,2)

MQA

多查询注意力(MQA)可能导致质量下降和训练不稳定,并且训练针对质量和推理优化的单独模型可能不可行。此外,虽然一些语言模型已经使用了多查询注意力,如PaLM但许多语言模型没有,包括公开可用的语言模型,如T5和LLaM.

  • hidden_state经过线性层得到q、k、v
  • q、k、v经过split后增加一个维度:num_heads(q = num_heads,k=1,v=1)。相当于多个query,即多查询。
  • q、k计算注意力分数score
  • softmax对注意力分数进行归一化得到注意力权重attention_probs
  • 使用注意力权重和值计算输出:output
  • 对注意力输出进行拼接concat
## 多查询注意力
import torch
from torch import nn
class MutiQueryAttention(torch.nn.Module):def __init__(self, hidden_size, num_heads):super(MutiQueryAttention, self).__init__()self.num_heads = num_headsself.head_dim = hidden_size // num_heads## 初始化Q、K、V投影矩阵self.q_linear = nn.Linear(hidden_size, hidden_size)self.k_linear = nn.Linear(hidden_size, self.head_dim) ###self.v_linear = nn.Linear(hidden_size, self.head_dim) ##### 输出线性层self.o_linear = nn.Linear(hidden_size, hidden_size)def forward(self, hidden_state, attention_mask=None):batch_size = hidden_state.size()[0]query = self.q_linear(hidden_state)key = self.k_linear(hidden_state)value = self.v_linear(hidden_state)query = self.split_head(query)key = self.split_head(key, 1)value = self.split_head(value, 1)## 计算注意力分数attention_scores = torch.matmul(query, key.transpose(-1, -2)) / torch.sqrt(torch.tensor(self.head_dim))if attention_mask != None:attention_scores += attention_mask * -1e-9## 对注意力分数进行归一化attention_probs = torch.softmax(attention_scores, dim=-1)output = torch.matmul(attention_probs, value)output = output.transpose(-1, -2).contiguous().view(batch_size, -1, self.head_dim * self.num_heads)output = self.o_linear(output)return outputdef split_head(self, x, head_num=None):batch_size = x.size()[0]if head_num == None:return x.view(batch_size, -1, self.num_heads, self.head_dim).transpose(1,2)else:return x.view(batch_size, -1, head_num, self.head_dim).transpose(1,2)

GQA

  • 使用 5% 的原始预训练 计算将现有的多头语言模型检查点训 练到具有 MQA 的模型中
  • 引入分组查询注意力 (GQA),这是多 头语言模型的泛化。查询注意力,它使用中间,多于一个,少于查询头数量的键值头。
  • 经过训练的GQA 实现了接近多头注意力 的质量,并且速度与 MQA 相当。
  • hidden_state经过线性层得到q、k、v
  • q、k、v经过split后增加一个维度:num_heads(q = num_heads,k=group_num,v=group_num)。相当于把多头分组了,比如原先有10个头,那就是10个query,分成5组,每组2个query,1个value,1个key。
  • q、k计算注意力分数score
  • softmax对注意力分数进行归一化得到注意力权重attention_probs
  • 使用注意力权重和值计算输出:output
  • 对注意力输出进行拼接concat
## 分组注意力查询
import torch
from torch import nn
class MutiGroupAttention(torch.nn.Module):def __init__(self, hidden_size, num_heads, group_num):super(MutiGroupAttention, self).__init__()self.num_heads = num_headsself.head_dim = hidden_size // num_headsself.group_num = group_num## 初始化Q、K、V投影矩阵self.q_linear = nn.Linear(hidden_size, hidden_size)self.k_linear = nn.Linear(hidden_size, self.group_num * self.head_dim)self.v_linear = nn.Linear(hidden_size, self.group_num * self.head_dim)## 输出线性层self.o_linear = nn.Linear(hidden_size, hidden_size)def forward(self, hidden_state, attention_mask=None):batch_size = hidden_state.size()[0]query = self.q_linear(hidden_state)key = self.k_linear(hidden_state)value = self.v_linear(hidden_state)query = self.split_head(query)key = self.split_head(key, self.group_num)value = self.split_head(value, self.group_num)## 计算注意力分数attention_scores = torch.matmul(query, key.transpose(-1, -2)) / torch.sqrt(torch.tensor(self.head_dim))if attention_mask != None:attention_scores += attention_mask * -1e-9## 对注意力分数进行归一化attention_probs = torch.softmax(attention_scores, dim=-1)output = torch.matmul(attention_probs, value)output = output.transpose(-1, -2).contiguous().view(batch_size, -1, self.head_dim * self.num_heads)output = self.o_linear(output)return outputdef split_head(self, x, group_num=None):batch_size,seq_len = x.size()[:2]if group_num == None:return x.view(batch_size, -1, self.num_heads, self.head_dim).transpose(1,2)else:x = x.view(batch_size, -1, group_num, self.head_dim).transpose(1,2)x = x[:, :, None, :, :].expand(batch_size, group_num, self.num_heads // group_num, seq_len, self.head_dim).reshape(batch_size, self.num_heads // group_num * group_num, seq_len, self.head_dim)return x

这篇关于MHD、MQA、GQA注意力机制详解的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/979589

相关文章

Java中注解与元数据示例详解

《Java中注解与元数据示例详解》Java注解和元数据是编程中重要的概念,用于描述程序元素的属性和用途,:本文主要介绍Java中注解与元数据的相关资料,文中通过代码介绍的非常详细,需要的朋友可以参... 目录一、引言二、元数据的概念2.1 定义2.2 作用三、Java 注解的基础3.1 注解的定义3.2 内

JavaScript中的isTrusted属性及其应用场景详解

《JavaScript中的isTrusted属性及其应用场景详解》在现代Web开发中,JavaScript是构建交互式应用的核心语言,随着前端技术的不断发展,开发者需要处理越来越多的复杂场景,例如事件... 目录引言一、问题背景二、isTrusted 属性的来源与作用1. isTrusted 的定义2. 为

使用Python实现操作mongodb详解

《使用Python实现操作mongodb详解》这篇文章主要为大家详细介绍了使用Python实现操作mongodb的相关知识,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录一、示例二、常用指令三、遇到的问题一、示例from pymongo import MongoClientf

一文详解Python中数据清洗与处理的常用方法

《一文详解Python中数据清洗与处理的常用方法》在数据处理与分析过程中,缺失值、重复值、异常值等问题是常见的挑战,本文总结了多种数据清洗与处理方法,文中的示例代码简洁易懂,有需要的小伙伴可以参考下... 目录缺失值处理重复值处理异常值处理数据类型转换文本清洗数据分组统计数据分箱数据标准化在数据处理与分析过

详解如何在React中执行条件渲染

《详解如何在React中执行条件渲染》在现代Web开发中,React作为一种流行的JavaScript库,为开发者提供了一种高效构建用户界面的方式,条件渲染是React中的一个关键概念,本文将深入探讨... 目录引言什么是条件渲染?基础示例使用逻辑与运算符(&&)使用条件语句列表中的条件渲染总结引言在现代

详解Vue如何使用xlsx库导出Excel文件

《详解Vue如何使用xlsx库导出Excel文件》第三方库xlsx提供了强大的功能来处理Excel文件,它可以简化导出Excel文件这个过程,本文将为大家详细介绍一下它的具体使用,需要的小伙伴可以了解... 目录1. 安装依赖2. 创建vue组件3. 解释代码在Vue.js项目中导出Excel文件,使用第三

SQL注入漏洞扫描之sqlmap详解

《SQL注入漏洞扫描之sqlmap详解》SQLMap是一款自动执行SQL注入的审计工具,支持多种SQL注入技术,包括布尔型盲注、时间型盲注、报错型注入、联合查询注入和堆叠查询注入... 目录what支持类型how---less-1为例1.检测网站是否存在sql注入漏洞的注入点2.列举可用数据库3.列举数据库

Linux之软件包管理器yum详解

《Linux之软件包管理器yum详解》文章介绍了现代类Unix操作系统中软件包管理和包存储库的工作原理,以及如何使用包管理器如yum来安装、更新和卸载软件,文章还介绍了如何配置yum源,更新系统软件包... 目录软件包yumyum语法yum常用命令yum源配置文件介绍更新yum源查看已经安装软件的方法总结软

java图像识别工具类(ImageRecognitionUtils)使用实例详解

《java图像识别工具类(ImageRecognitionUtils)使用实例详解》:本文主要介绍如何在Java中使用OpenCV进行图像识别,包括图像加载、预处理、分类、人脸检测和特征提取等步骤... 目录前言1. 图像识别的背景与作用2. 设计目标3. 项目依赖4. 设计与实现 ImageRecogni

Java访问修饰符public、private、protected及默认访问权限详解

《Java访问修饰符public、private、protected及默认访问权限详解》:本文主要介绍Java访问修饰符public、private、protected及默认访问权限的相关资料,每... 目录前言1. public 访问修饰符特点:示例:适用场景:2. private 访问修饰符特点:示例: