前文傳送門：

在上一次面試失利后，我回來仔細研究了一下Attention機制，研究完我不禁感悟，這機制真的厲害啊！因為我之前面試被問到的Encoder - Decoder框架中有個瓶頸是編碼的結果以固定長度的中間向量表示，這導致較長的序列編碼后很多信息被稀釋了，導致解碼時效果不佳。當時只記得有個Attention，但是不了解他的原理，所以上次面試沒過：從零開始學自然語言處理(25)—— 通用的Encoder-Decoder模型框架

NLP中的Attention機制是在論文《NEURAL MACHINE TRANSLATION BY JOINTLY LEARNING TO ALIGN AND TRANSLATE》被提出的，有興趣的朋友可以去閱讀論文：https://arxiv.org/pdf/1409.0473.pdf

上次面試問到的Encoder - Decoder框架如下圖所示：

而加入Attention機制之后，Encoder - Decoder框架可以改為如下所示：

大家應該注意到上下兩張圖的主要區別在于中間向量C從固定不變的一個變成了不同的多個，在解碼每個序列字符串時使用不同的Ci。

例如我們在翻譯 “Through the woods, we reached the bank of the river.” 時，我們會翻譯成 “穿過樹林，我們到達了河岸。”，當我們在翻譯 “bank” 這個詞時，應該將注意力集中在 “bank ”上，同時也應該考慮上下文，例如“river”，這樣我們才會將“bank”翻譯為“河岸”，而不是“銀行”，這符合我們人類的認知，又例如，我們翻譯“woods”時，會重點關注“woods”和“through”等。所以我們每次在翻譯(解碼)一個詞時，重點關注的內容是不同的，那如何表示在Decoder階段解碼某個輸出(翻譯某個詞)時對原始輸入關注的重點不同呢？

這個問題在上述的論文中得到了解決，論文提出了以下結構的模型：

這里使用了雙層的RNN結構，關于RNN和雙層RNN可以參考之前的文章：

首先，在Encoder階段，輸入的是 X 序列，X=(X1,X2,X3,...,XT)，經過一個雙向RNN結構編碼，得到隱藏層每個單元的向量hi ，然后使用如下的公式計算得到解碼不同單詞時用到的Ci：

大家應該發現了，這里的C不再是傳統Encoder-Decoder框架中那個固定的C了，而是根據解碼不同 y 有著不同的Ci ！理解這一點就理解了Attention的精髓了！

你可能會問，這里的αij是如何計算的？這里的 αij 類似權重的意思，如上圖所示，在解碼yt時，會綜合考慮αt1，αt2，...，αtT作為對不同輸入 Xi 的關注程度不同，αij計算公式如下：

所以αij其實是 eij經過softmax之后的結果，那問題變為eij是如何計算的了！eij的計算公式如下：

這里的a是一個對齊模型(Alignment model)，實際上是一個前饋神經網絡，這里的“對齊”你可以理解為是一種相似度的計算，計算的是當前解碼內容的上一個隱藏狀態s(i-1)和當前hj的關系，相當于將每個編碼輸入和當前輸出進行匹配，從而得到權重。這樣就完成了對Encoder-Decoder框架加入Attention機制，解決了一開始的問題！

這個Attention面試問題也就迎刃而解了~

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