非常好的一个演示视频，通过可视化清晰的介绍了 LLM 的核心 Transformer 架构的原理。

包括词嵌入、自注意力机制等关键技术。对了解GPT-3等大型语言模型的内部结构很有帮助。

👇下面是文字版本：

GPT的全称及其含义

GPT是Generative Pre-trained Transformer的缩写。其中,"Generative"表示这个模型是用来生成新文本的;"Pre-trained"意味着模型是在大量数据上预先训练好的;"Transformer"则指代一种特定类型的神经网络结构。因此,GPT本质上是一个基于Transformer架构、经过预训练、能够生成文本的语言模型。

Transformer的定义及其在AI领域的应用

Transformer是一种专门处理序列数据的神经网络架构。它最初是为机器翻译任务设计的,但后来被发现在其他许多NLP任务上也有出色表现,如语言建模、命名实体识别等。除了NLP,Transformer也被应用于语音识别、图像字幕生成等领域。Transformer的成功很大程度上归因于其独特的自注意力机制,使其能够高效地处理长程依赖关系。

Transformer的工作原理简介

Transformer的工作流程可以概括为三个主要步骤:首先,将输入的文本序列转化为一组向量表示;然后,通过自注意力机制和前馈神经网络对这些向量进行变换和更新;最后,根据更新后的向量生成输出分布,用于预测下一个词。整个过程中,自注意力机制起到了关键作用,使得模型能够动态地确定输入序列中每个位置与其他位置之间的相关性,从而更好地捕捉上下文信息。

Transformer处理文本信息的过程

当Transformer处理一段文本时,首先需要将其分割成一个个基本单元,如单词或子词,这些基本单元被称为"token"。接着,每个token都会被映射为一个高维向量,即"词嵌入"。这一步旨在将离散的文本符号转化为连续的向量表示,以便神经网络进行处理。然后,这些词向量会通过多个编码器层进行变换和更新,每一层都会综合考虑当前token与其他token之间的关系,从而使每个向量都融入了上下文信息。最后,解码器根据编码器的输出和之前生成的token,预测出下一个最可能的token。通过不断重复这一过程,Transformer就可以生成连贯的文本片段。

词嵌入(Word Embedding)的概念和作用

词嵌入是一种将词映射到高维向量空间的技术。通过词嵌入,每个词都被表示为一个实数向量,这个向量捕捉了该词的语义信息。词嵌入的一个重要特性是,语义相似的词往往在向量空间中距离较近。例如,"king"和"queen"这两个词的向量之间的距离会比"king"和"apple"的距离更近。此外,词嵌入还能够反映词之间的类比关系,如"king"-"man"+"woman"的结果会接近"queen"。词嵌入为神经网络提供了一种处理文本数据的有效方式,使其能够利用词语之间的语义关系进行推理和预测。

深度学习模型的基本结构和特点

深度学习模型通常由多个层组成,每一层对输入数据进行一定的变换,并将结果传递给下一层。层与层之间的连接通常是通过矩阵乘法实现的,其中矩阵的元素就是模型的参数。这些参数在训练过程中会不断更新,以使模型的输出与期望输出尽可能接近。深度学习模型的训练通常采用反向传播算法,即根据输出的误差,逐层调整参数的值。通过多次迭代,模型可以逐渐学习到数据中的规律和模式。深度学习模型的一个显著特点是,它们可以自动学习数据的表示方式,而无需人工设计特征。这使得深度学习在处理图像、语音等复杂数据时表现出色。

Softmax函数的作用和计算过程

Softmax函数常用于深度学习模型的输出层,特别是在多分类问题中。它的作用是将一组实数转化为一个概率分布,使得每个类别都有一个0到1之间的概率值,并且所有类别的概率之和为1。Softmax函数的计算过程分为两步:首先,对每个输入值取指数;然后,将每个指数值除以所有指数值的和。这样得到的结果就是一个合法的概率分布。Softmax函数有一个很好的性质,即输入值较大的类别会获得较高的概率,而输入值较小的类别的概率会趋近于0。这使得模型的输出更容易解释,并且有利于进行决策和预测。

生成模型预测下一个词的过程

当生成模型(如GPT)预测下一个词时,通常采用以下步骤:首先,根据前面已经生成的词,模型会计算出每个可能的下一个词的概率。这个概率分布反映了模型对不同词的偏好程度。然后,从这个分布中采样出一个词作为新生成的内容。接下来,模型将这个新词加入到已生成的序列中,并重复上述过程,直到达到预设的长度或遇到终止条件(如句号)为止。通过这种不断预测和采样的方式,生成模型可以创作出连贯而富有创意的文本。值得注意的是,为了提高生成文本的多样性和自然度,可以引入"temperature"等超参数来调节输出分布的形状。

GPT-3的参数量和嵌入矩阵

GPT-3是目前最大的语言模型之一,其参数量高达1750亿。这意味着,模型需要学习和存储大量的权重值,以刻画自然语言中的规律和模式。GPT-3的一个重要组成部分是嵌入矩阵(embedding matrix),它负责将每个词映射为一个高维向量。在GPT-3中,嵌入矩阵的大小为50257×12288,即词表中共有50257个不同的词(或子词),每个词被映射为一个12288维的向量。嵌入矩阵中的每个元素都是一个可学习的参数,在训练过程中会不断更新,以使得语义相似的词具有相近的向量表示。GPT-3庞大的参数量使其能够学习到比以往模型更加细致入微的语言知识,这也是其在各种NLP任务上表现出众的原因之一。

模型训练中的"Temperature"超参数

在生成模型的训练过程中,"Temperature"是一个重要的超参数,它控制着输出分布的形状。具体来说,temperature值越高,输出分布就越平缓,生成的结果也就越多样化;反之,temperature值越低,输出分布就越尖锐,生成的结果也就越保守。合适的temperature值可以在确保生成内容连贯性的同时,提高其丰富性和创造性。例如,当temperature值接近于0时,模型会倾向于选择概率最高的那个词,导致生成的文本可能流于老套;而当temperature值较高时,模型会给予概率较低的词更多机会,从而产生更加新颖和意想不到的结果。在实践中,temperature值通常需要根据具体任务和需求进行调整,以达到理想的平衡。