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Nature neuroscience:利用encoder-decoder模型实现皮层活动到文本的机器翻译

距离首次从人脑中解码语言至今已有十年之久,但解码语言的准确性和速度仍然远远低于自然语言。本研究展示了一种通过解码皮层脑电获得高准确率、高自然程度语言的方法。根据机器翻译的最新进展,我们训练了一个递归神经网络,将每个句子长度下诱发的神经活动序列编码为一个抽象的表达,然后逐字逐句地将这个抽象表达解码成一个英语句子。对每个参与者来说,数据包括一系列句子(由30-50个句子多次重复而来)以及约250个置于大脑皮层的电极记录到的同步信号。对这些句子的解码正确率最高可以达到97%。最后,本研究利用迁移学习的方法改进对有限数据的解码,即利用多名参与者的数据训练特定的网络层。本研究发表在Nature neuroscience杂志。

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通俗理解ChatGPT中Transformer架构

Transformer架构是由Vaswani等人在2017年提出的一种深度学习模型,它在自然语言处理(NLP)领域取得了革命性的进展。Transformer的核心思想是使用自注意力(Self-Attention)机制来捕捉输入序列中的长距离依赖关系,而无需依赖于循环神经网络(RNN)或卷积神经网络(CNN)。 以下是Transformer架构的详细介绍和实现原理: 1. 多头自注意力机制(Multi-Head Self-Attention) 自注意力机制是Transformer的核心,它允许模型在处理序列的每个元素时,同时考虑序列中的所有其他元素。这种机制通过计算每个元素对其他元素的注意力权重来实现,这些权重表明了在生成当前元素时,其他元素的重要性。 多头自注意力机制进一步扩展了自注意力的概念,它包含多个注意力“头”,每个头学习序列的不同方面。这增加了模型的表达能力,因为它可以从多个角度理解数据。 2. 位置编码(Positional Encoding) 由于Transformer模型没有循环结构,它需要一种方式来理解单词在序列中的位置。位置编码通过向输入添加额外的信息来解决这个问题,这些信息指示了单词在序列中的位置。位置编码通常使用正弦和余弦函数的组合来生成,这允许模型学习到序列中元素的相对位置。 3. 编码器和解码器层(Encoder and Decoder Layers) Transformer模型由编码器和解码器组成,每个部分包含多个层。编码器用于处理输入序列,解码器用于生成输出序列。 - **编码器**:由多个相同的层堆叠而成,每层包含自注意力机制和前馈神经网络。自注意力机制用于捕捉输入序列内部的依赖关系,而前馈网络则对每个位置的表示进行独立处理。 - **解码器**:也由多个相同的层堆叠而成,每层包含自注意力机制、编码器-解码器注意力机制和前馈神经网络。编码器-解码器注意力机制允许解码器关注输入序列中的相关部分。 4. 层归一化和残差连接 为了稳定训练过程,Transformer模型在每个子层(自注意力和前馈神经网络)的输出上应用层归一化。此外,每个子层的输出都会通过一个残差连接,然后将结果传递给下一个子层。这种设计有助于缓解梯度消失问题,使得模型可以更有效地学习。

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