tensor2tensor 1.10--Modality

tensor2tensor中抽象出了一个Modality类,用来解耦模型主干和依赖任务的数据形式转化。例如一个self-attention模块既可以用于离散的字词序列,也可以用于图像的某个维度向量序列上,前提是需要转换成特定格式。
Modality就是负责具体数据转化,包括词嵌入、交换维度、输出映射、计算损失值等,所以Modality是在Problem类中的hparams方法中设置的,依赖于具体数据。
T2TModel类中bottomtoploss方法中具体调用来做相应数据格式转化和损失计算。
Modality包含四个主要方法:bottomtargets_bottomtoploss,下面结合机器翻译中使用到的SymbolModality详细阐述各个方法具体做了什么。

bottom & targets_bottom

SymbolModality中关于输入数据转化的核心方法是bottom_simple_get_weightsbottomtargets_bottom是前二者的封装。

  • _get_weights创建字典维度的embedding,借助reuse机制即可用于编码器和解码器的embedding lookup,也可用于计算logits的维度映射。

    def _get_weights(self, hidden_dim=None):
        """Create or get concatenated embedding or softmax variable.
    
        Args:
          hidden_dim: dim of the variable. Defaults to self._body_input_depth
    
        Returns:
           a list of self._num_shards Tensors.
        """
        if hidden_dim is None:
            hidden_dim = self._body_input_depth
        num_shards = self._model_hparams.symbol_modality_num_shards
        shards = []
        for i in range(num_shards):
            shard_size = (self._vocab_size // num_shards) + (
                1 if i < self._vocab_size % num_shards else 0)
            var_name = "weights_%d" % i
            shards.append(
                tf.get_variable(
                    var_name, [shard_size, hidden_dim],
                    initializer=tf.random_normal_initializer(0.0, hidden_dim ** -0.5)))
        if num_shards == 1:
            ret = shards[0]
        else:
            ret = tf.concat(shards, 0)
        # Convert ret to tensor.
        if not tf.contrib.eager.in_eager_mode():
            ret = common_layers.convert_gradient_to_tensor(ret)
        return ret
    
  • bottom_simple将离散值输入通过gather函数做词嵌入。这里的gather函数是通过对离散值进行one_hot编码,然后与embedding做矩阵乘法得到。

    def bottom_simple(self, x, name, reuse):
        with tf.variable_scope(name, reuse=reuse):
            # Ensure the inputs are 3-D
            if len(x.get_shape()) == 4:
                x = tf.squeeze(x, axis=3)
            while len(x.get_shape()) < 3:
                x = tf.expand_dims(x, axis=-1)
            var = self._get_weights()
            x = common_layers.dropout_no_scaling(
                x, 1.0 - self._model_hparams.symbol_dropout)
            ret = common_layers.gather(var, x)
            if self._model_hparams.multiply_embedding_mode == "sqrt_depth":
                ret *= self._body_input_depth ** 0.5
            ret *= tf.expand_dims(tf.to_float(tf.not_equal(x, 0)), -1)
            return ret
    

    由于tensor2tensor中默认填充符<PAD>的index=0,ret *= tf.expand_dims(tf.to_float(tf.not_equal(x, 0)), -1)就是将index=0的embedding重置为全零。这样序列真实长度和attention mask都可以从embedding中计算得到。

  • bottomtargets_bottom控制embedding共享机制,默认情况下会共享编码器和解码器的embedding,减少参数的同时获得更多更新次数。

    def bottom(self, x):
        if (self._model_hparams.shared_embedding_and_softmax_weights or
                self._model_hparams.get("shared_embedding")):
            return self.bottom_simple(x, "shared", reuse=None)
        return self.bottom_simple(x, "input_emb", reuse=None)
    
    def targets_bottom(self, x):
        if (self._model_hparams.shared_embedding_and_softmax_weights or
                self._model_hparams.get("shared_embedding")):
            try:
                return self.bottom_simple(x, "shared", reuse=True)
            except ValueError:
                # perhaps there were no inputs, and this is a new variable.
                return self.bottom_simple(x, "shared", reuse=None)
        else:
            return self.bottom_simple(x, "target_emb", reuse=None)
    

top

top负责映射隐层向量到字典维度,其中映射矩阵可以共享使用embedding矩阵,梯度反向传播的路径明显缩短,可以更充分的训练embedding矩阵。

def top(self, body_output, _):
    """Generate logits.

    Args:
      body_output: A Tensor with shape [batch, p0, p1, body_input_depth]
    Returns:
      logits: A Tensor with shape  [batch, p0, p1, ?, vocab_size].
    """
    if self._model_hparams.symbol_modality_skip_top:
        return tf.expand_dims(body_output, 3)

    if self._model_hparams.shared_embedding_and_softmax_weights:
        scope_name = "shared"
        reuse = True
    else:
        scope_name = "softmax"
        reuse = False

    with tf.variable_scope(scope_name, reuse=reuse):
        body_output_shape = common_layers.shape_list(body_output)
        var = self._get_weights(body_output_shape[-1])
        if (self._model_hparams.factored_logits and
                self._model_hparams.mode == tf.estimator.ModeKeys.TRAIN):
            # insert channels dimension
            body_output = tf.expand_dims(body_output, 3)
            return common_layers.FactoredTensor(body_output, var)
        else:
            body_output = tf.reshape(body_output, [-1, body_output_shape[-1]])
            logits = tf.matmul(body_output, var, transpose_b=True)
            if (common_layers.is_xla_compiled() and
                    self._model_hparams.mode == tf.estimator.ModeKeys.TRAIN):
                # TPU does not react kindly to extra dimensions.
                # TODO(noam): remove this once TPU is more forgiving of extra dims.
                return logits
            else:
                return tf.reshape(logits,
                                  body_output_shape[:-1] + [1, self._vocab_size])

loss

loss就是交叉熵损失,加上labe_smoothing技巧。weights_fn=weights_nonzero, 计算损失时忽略targets中等于零的位置

def loss(self, top_out, targets, weights_fn=None):
    """Compute loss numerator and denominator for one shard of output."""
    logits = top_out
    if weights_fn is None:
        weights_fn = self.targets_weights_fn
    return common_layers.padded_cross_entropy(
        logits,
        targets,
        self._model_hparams.label_smoothing,
        weights_fn=weights_fn)
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 215,923评论 6 498
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,154评论 3 392
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 161,775评论 0 351
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,960评论 1 290
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,976评论 6 388
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,972评论 1 295
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,893评论 3 416
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,709评论 0 271
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,159评论 1 308
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,400评论 2 331
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,552评论 1 346
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,265评论 5 341
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,876评论 3 325
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,528评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,701评论 1 268
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,552评论 2 368
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,451评论 2 352