Transformer简单理解

一、CNN存在的问题：

• 过拟合问题。
• 需要堆叠大量卷积层才能识别图片的整体特征，每层卷积层需要重复的实验和证明。而Transformer的Encoder只需要堆叠少量层就能识别图片的整体。

二.Transformer整理架构分析：

• 首先将图片分隔成小的图片，对每个小图片的矩阵（10103）进行拉长形成一个向量（300*1），作为输入序列。
• Linear Projection of Flattened Patches层对输入的向量（300*1）做一个特征整合形成多个新维度的向量Patch。

1.Linear Projection of Flattened Patches层形成Patch：

• 因为x1,x2,x3,x4之间是有联系的，首先对输入向量x1,x2,x3,x4进行特征提取，即把输入序列中的每个单元组合成比较好的新的特征。
• x1与x2,x3,x4之间的关系式由q1,k1,v1给出。
• q1为x1的查询向量，通过查询向量可以获得x1与x2,x3,x4之间的关系。
• k1为其他的xi调用qi查询x1时为qi提供的自身信息。
• v1为x1特征的代表，后续使用的是v1而不再使用x1。
• Transformer执行过程：首先各向量通过qi查询其余向量的k，获取自己与其余向量的关系，通过关系实际上得到了一组权重项，根据权重项把输入特征进行重新组合，形成比较好的新的特征。

2.对每个Patch进行位置编码Position Embedding：

• 有2种编码方式：
  • 对小图片进行从上至下，从左至右进行1,2,3,4,5,6,7,8,9编码
  • 对小图片进行(1,1),(1,2),(1,3),(2,1),(2,2),(2,3),(3,1),(3,2),(3,3)编码

3.Transformer Encoder:

• Lx表示Transformer做了多次
• Embedded Patches输入序列
• Norm规划层
• ⊕为残差连接
• Multi-Head Attention多头注意力机制
• MLP全连接

三.公式解读：

• E为向量编码
  • PP表示向量的个数，C为每个向量的维度（C,1）。特征图大小为PP*C
  • D为全连接映射，xD即把（C,1）维向量映射为（D,1）维向量的规模
• Epos为位置编码，即对每个向量在位置上进行编码
  • N+1中的1即为整体架构图中的0号patch，它的作用是方便对各个输入向量进行整合。
• z0作用是将各个向量与自身的位置进行组合（相加实现）
  • xpE表示对E中每个向量，xclass为0号patch
• MSA为多头注意力机制
  • LN表示对输入数据进行规划
  • +为残差连接
• MLP为全连接
• LN为对上述操作执行n次