[자연어처리] Transformer (NLP, 트랜스포머) 논문요약

0. 논문 소개

• 논문 링크
• [Attention Is All You Need

The dominant sequence transduction models are based on complex recurrent or convolutional neural networks in an encoder-decoder configuration. The best performing models also connect the encoder and decoder through an attention mechanism. We propose a new

arxiv.org](https://arxiv.org/abs/1706.03762)

1. Abstract

• 기존 최고 성능은 인코더와 디코더를 사용한 복잡한 모델, 또는 CNN 기반 모델
• 새로운 아키텍쳐인 Transformer를 제안
• 간단함, 병렬화 가능, 품질 우수, 훈련시간 적음

2. Introduction

• 반복 모델(Recurrent models)
  • 병렬화가 불가능함. longer sequence length에서 한계가 있음
  • factorization trick과 conditional computation 방식으로 성능을 개선함
  • sequential computation이라는 근본적인 문제점이 남아있음
• Attention mechanisms
  • input, output에서 문장 길이와 상관없이 모델링 가능
  • Recurrent network와 함께 쓰이는 문제 있음
• Transformer
  • input, output에서 global dependency를 찾기 위해 attention mechanism을 사용
  • 더욱 많은 병렬화 가능

3. Background

• The goal of reducing sequential computation
  • sequential computation(순차 계산)을 줄이기 위해 Extended Neural GPU, ByteNet, ConvS2S에서 CNN을 basic building block으로 사용함.
  • 멀리 떨어진 위치 사이의 dependency(종속성)을 학습하는 것이 어렵다
  • transformer는 Multi-Head Attention을 이용해 작업 수를 줄임
• Self-attention
  • 여러 Task에서 좋았음
• End-to-end memory network
  • recurrent attention mechanism에 적합
  • simple-language question answering 과 language modeling task에서 성능좋음
• Transformer
  • self-attention에만 의존

4.Model Architecture

4.1. Encoder and Decoder Stacks

• Encoder
  • 6개의 identical layers으로 구성
  • 각 레이어는 두개의 sub-layer를 가짐
    • 첫번째 층: multi-head self-attention mechanism
    • 두번째 층: fully connected feed-forward network
  • 각 두개의 sub-layers마다 normalization(정규화) 후에 residual connection을 사용
    • LayerNorm(x+Sublayer(x))
  • output= 512 차원
• Decoder
  • 6개의 identical layers으로 구성
  • Encoder 두개의 층에 세번째 sub-layer를 추가
  • 해당 layer가 multi-head attention을 수행
  • residual connection 사용

4.2. Attention

• 키-값 쌍을 출력에 매핑
• 쿼리, 키, 값 및 출력은 모두 벡터
• Q, K, V (다른 글에서 참조해옴)
  • Q: query (영향을 받는 단어 A)
  • K: key (영향을 주는 단어 B)
  • V: value (영향에 대한 가중치)
• 출력은 가중 합계로 계산

4.2.1. Scaled Dot-Product Attention

• Input : query, key, value

$$ Attention(Q,K,V) = softmax(\frac{QK^T}{\sqrt{d_k}}) $$

• Additive attention
  • feed-forward layer network를 사용해 compatibility function를 계산함
• Dot-product attention
  • scaling factor를 제외하면 attention 방식과 동일

4.2.2. Multi-Head Attention

• 하나의 attention function을 사용하는 것보다, queries와 keys, values를 linear projection을 통해 중간에 매핑해줘서 각 다른 값들을 입력으로 하는, 여러 개의 attention function을 만드는 것이 더 효율적
• 병렬적으로 attention function을 거쳐 output value을 만들어냄
• 이 결과들은 합쳐 다시 한번 project 되어 최종 결과를 냄

$$ MultiHead(Q, K, V ) = Concatt(head_1, ..., head_h)WO $$

$$ where head_i = Attention(QW^Q_i , KW^K_i , VW^V_i) $$

 

4.2.3 Applications of Attention in our Mode

• 생략

 

5. Conclusion

• 생략