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动手学DL | Task4：机器翻译、注意力机制与Seq2seq及Transformer模型

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简介：
本任务深入讲解机器翻译技术，涵盖Seq2seq模型和基于注意力机制的Transformer架构，指导读者实践深度学习在序列数据上的应用。 机器翻译（MT）是指将一段文本自动从一种语言转换为另一种语言的过程。使用神经网络来解决这一问题通常被称为神经机器翻译（NMT）。其主要特点包括：输出是一个单词序列，而不是单一的单词；此外，生成的目标序列长度可能与源序列不同。 在技术实现上，涉及到了编码器-解码器架构以及Sequence to Sequence模型： 1. 编码器（encoder）负责将输入文本转化为一个隐藏状态表示。 2. 解码器（decoder）则利用这个隐藏状态来预测输出的词汇序列。 对于生成目标句子的过程，常见的策略包括简单的贪婪搜索和束搜索。其中，维特比算法用于选择具有最高整体分数的路径；而束搜索作为一种改进方法，在处理大规模搜索空间时更为有效。 此外，注意力机制与Seq2seq模型的学习也是机器翻译技术中的重要组成部分。

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  • 动手学DL | Task4：机器翻译、注意力机制与Seq2seq及Transformer模型
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    本任务深入讲解机器翻译技术，涵盖Seq2seq模型和基于注意力机制的Transformer架构，指导读者实践深度学习在序列数据上的应用。 机器翻译（MT）是指将一段文本自动从一种语言转换为另一种语言的过程。使用神经网络来解决这一问题通常被称为神经机器翻译（NMT）。其主要特点包括：输出是一个单词序列，而不是单一的单词；此外，生成的目标序列长度可能与源序列不同。 在技术实现上，涉及到了编码器-解码器架构以及Sequence to Sequence模型： 1. 编码器（encoder）负责将输入文本转化为一个隐藏状态表示。 2. 解码器（decoder）则利用这个隐藏状态来预测输出的词汇序列。 对于生成目标句子的过程，常见的策略包括简单的贪婪搜索和束搜索。其中，维特比算法用于选择具有最高整体分数的路径；而束搜索作为一种改进方法，在处理大规模搜索空间时更为有效。 此外，注意力机制与Seq2seq模型的学习也是机器翻译技术中的重要组成部分。
     
  • 深度学习初探之四：机器翻译、注意力机制与Seq2seq及Transformer模型
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    本篇文章介绍了深度学习在机器翻译领域的应用，包括注意力机制和Seq2seq模型，并深入探讨了Transformer模型的工作原理及其优势。 深度学习入门-4：机器翻译、注意力机制与Seq2seq模型及Transformer 一、机器翻译 1. 机器翻译的概念 2. 数据处理方法 3. 机器翻译的组成模块 （1）Encoder-Decoder框架（编码器-解码器） （2）Sequence to Sequence模型 （3）集束搜索（Beam Search） - 简单贪心搜索（greedy search） - 维特比算法 二、注意力机制与Seq2seq模型 1. 注意力机制的引入 2. 注意力机制框架 3. 常用的两种注意力层 （1）点积注意力（The dot product ） （2）多层感知机注意力（Multilayer Perceptron Attention）
     
  • 《动手学深度学习》任务4——机器翻译及关联技术；注意力机制和Seq2seq模型；Transformer总结
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    本章节深入探讨了机器翻译及其关键技术，包括注意力机制、Seq2seq模型与Transformer架构，旨在通过实践增强读者对现代序列到序列学习的理解。 系统学习《动手学深度学习》可以从以下几个任务开始：线性回归、Softmax与分类模型、多层感知机；接着是文本预处理、语言模型以及循环神经网络基础；然后探讨过拟合、欠拟合及其解决方案，梯度消失和梯度爆炸问题，进一步深入到循环神经网络的高级应用。接下来可以学习机器翻译的相关知识，并且了解注意力机制在序列到序列（Seq2seq）任务中的应用。
     
  • Seq2seq模型与注意力机制
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    Seq2seq模型与注意力机制是一种在机器翻译及其他序列生成任务中广泛应用的技术框架，通过引入注意力机制增强了模型对输入序列不同部分的关注能力。 注意力机制借鉴了人类的注意思维方式，在处理任务时能够聚焦于需要特别关注的信息区域。在编码器—解码器（seq2seq）模型中，解码器会在每个时间步骤使用相同的背景变量（context vector），以获取输入序列的相关信息。由于不同位置的上下文向量(context vector)会有所不同，因此，在每一个时间步都会计算出各自的注意力输出。 当编码器采用循环神经网络时，这个背景变量就是其最后一个时刻的状态值。源语言序列的信息通过编码器中的循环单元状态进行编码，并传递给解码器以生成目标语言的序列信息。 然而这种结构也存在一些问题，尤其是在使用RNN机制的情况下，由于长距离依赖关系的问题（即所谓的“梯度消失”），对于较长句子的理解和处理变得十分困难。
     
  • SEQ2SEQ模型与带注意力机制的SEQ2SEQ模型
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    本文介绍了Seq2Seq模型及其改进版本——带有注意力机制的Seq2Seq模型。通过引入注意力机制，该模型显著提升了长序列任务中的性能和效率。 使用 seq2seq 模型和基于注意力机制的 seq2seq 模型（AttSeq2Seq）模型两种方法来实现 MNIST 数据集分类。
     
  • 笔记：动手学深度学习PyTorch（机器翻译、Transformer、注意力机制及序列到序列模型）
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    本书《动手学深度学习》的PyTorch版笔记聚焦于机器翻译技术，深入探讨了Transformer模型、注意力机制和序列到序列模型等内容。 机器翻译是指将一段文本从一种语言转换为另一种语言的过程，通常简称为MT。利用神经网络进行这种转换的技术被称为神经机器翻译（NMT）。与传统方法不同的是，其输出是一个由多个单词组成的序列而非单个单词，并且目标语句的长度可能不同于源语句。 数据预处理是将原始文本清洗并转化为适合输入到神经网络的数据格式的过程。例如，在这个例子中，我们从一个名为`fra.txt`的文件读取了大约1000字符的内容： ```python with open(/home/kesci/input/fraeng6506/fra.txt, r) as f: raw_text = f.read() print(raw_text[0:1000]) ``` 这段代码展示了如何从文件中读取数据并输出前一千个字符，以便进一步处理。
     
  • 自注意力机制与Transformer模型
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    《自注意力机制与Transformer模型》：本文深入探讨了自注意力机制在自然语言处理中的应用及其核心原理，重点介绍了基于该机制的Transformer架构如何革新机器翻译、文本生成等任务。 在Transformer模型出现之前，进行翻译任务通常采用基于RNN的Encoder-Decoder架构。然而，这种架构存在两个主要问题：一是RNN容易遇到梯度消失的问题（尽管LSTM或GRU可以缓解这一情况），二是由于RNN具有时间上的方向性限制，不能实现并行操作。Transformer模型解决了这些问题。 在Transformer的整体框架中，输入序列x1、x2通过Self-attention机制进行处理，在此过程中实现了信息的交互，并分别得到输出z1和z2。
     
  • 从Seq2Seq模型到Transformer：机器翻译进展记
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    本文介绍了从Seq2Seq模型到Transformer的发展历程，并重点探讨了这一演变对机器翻译技术进步的影响。 Seq2seq模型是指输入是一个序列（sequence），而输出也是另一个序列的模型。其结构通常采用Encoder-Decoder架构。 在这一框架下，编码器(encoder)与解码器(decoder)都使用循环神经网络(RNN)来实现。其中，语义信息由encoder生成并存储在其隐藏状态中，并作为decoder的输入以产生输出结果。 训练和预测时的过程如下： 具体结构： - encoder-decoder模型的基本框架可以表示为一个类，例如在Python中的定义可能类似下面的形式（这里仅提供概念性的描述）: ```python class Encoder(nn.Module): def __init__(self, input_dim, emb_dim, enc_hid_dim, dec_hid_dim, dropout): super().__init__() # 定义初始化参数和网络结构 def forward(self, src): # 前向传播过程，输入src序列并返回编码结果 ``` 注意：以上仅提供了一个简单的概念性描述，并非完整代码。实际实现时需要根据具体需求调整细节。
     
  • NLP项目涵盖atten-seq2seq与transformer模型，用于机器翻译及对话系统
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    本项目聚焦于自然语言处理领域，采用注意力机制序列到序列（atten-seq2seq）和Transformer架构，致力于提升机器翻译质量与对话系统的智能交互能力。 使用说明分为对话系统和机器翻译两部分。data为数据集,model为训练的模型,translation文件夹下又分了Seq2Seq和transformer两个模型,大家按需查看使用以transformer文件夹为例，attention.py主要实现了注意力机制，transformer.py实现了transformer的主体架构,data.py为数据的预处理以及生成了词典、dataset、dataloader，readdata.py运行可以查看数据形状，train.py为训练模型,predict.py为预测,config.py为一些参数的定义。transformer机器翻译的模型是用cuda:1训练的，如果要使用可能需要修改代码如：gpu->cpu，即在CPU上使用torch.load(trans_encoder.mdl, map_location= lambda storage, loc: storage) torch.load(trans_decoder.mdl, map_location= lambda storage, loc: storage)。