Recent research has sought to understand Transformers through the lens of in-context learning with functional data. We extend that line of work with the goal of moving closer to language models, considering categorical outcomes, nonlinear underlying models, and nonlinear attention. The contextual data are of the form $\textsf{C}=(x_1,c_1,\dots,x_N,c_{N})$ where each $c_i\in\{0,\dots,C-1\}$ is drawn from a categorical distribution that depends on covariates $x_i\in\mathbb{R}^d$. Contextual outcomes in the $m$th set of contextual data, $\textsf{C}_m$, are modeled in terms of latent function $f_m(x)\in\textsf{F}$, where $\textsf{F}$ is a functional class with $(C-1)$-dimensional vector output. The probability of observing class $c\in\{0,\dots,C-1\}$ is modeled in terms of the output components of $f_m(x)$ via the softmax. The Transformer parameters may be trained with $M$ contextual examples, $\{\textsf{C}_m\}_{m=1,M}$, and the trained model is then applied to new contextual data $\textsf{C}_{M+1}$ for new $f_{M+1}(x)\in\textsf{F}$. The goal is for the Transformer to constitute the probability of each category $c\in\{0,\dots,C-1\}$ for a new query $x_{N_{M+1}+1}$. We assume each component of $f_m(x)$ resides in a reproducing kernel Hilbert space (RKHS), specifying $\textsf{F}$. Analysis and an extensive set of experiments suggest that on its forward pass the Transformer (with attention defined by the RKHS kernel) implements a form of gradient descent of the underlying function, connected to the latent vector function associated with the softmax. We present what is believed to be the first real-world demonstration of this few-shot-learning methodology, using the ImageNet dataset.


翻译:近期研究试图通过函数数据上下文学习的视角来理解Transformer。为更贴近语言模型,本研究拓展了该方向的工作,考虑了分类结果、非线性基础模型以及非线性注意力机制。上下文数据的形式为$\textsf{C}=(x_1,c_1,\dots,x_N,c_{N})$,其中每个$c_i\in\{0,\dots,C-1\}$从依赖于协变量$x_i\in\mathbb{R}^d$的分类分布中抽取。第$m$组上下文数据$\textsf{C}_m$中的上下文结果通过隐函数$f_m(x)\in\textsf{F}$建模,其中$\textsf{F}$是具有$(C-1)$维向量输出的函数类。观测到类别$c\in\{0,\dots,C-1\}$的概率通过softmax函数依据$f_m(x)$的输出分量建模。Transformer参数可通过$M$个上下文示例$\{\textsf{C}_m\}_{m=1,M}$进行训练,训练后的模型随后应用于新的上下文数据$\textsf{C}_{M+1}$以处理新的$f_{M+1}(x)\in\textsf{F}$。目标是使Transformer能够为新查询$x_{N_{M+1}+1}$构建每个类别$c\in\{0,\dots,C-1\}$的概率。我们假设$f_m(x)$的每个分量存在于再生核希尔伯特空间(RKHS)中,从而定义了$\textsf{F}$。理论分析与大量实验表明,在前向传播过程中,Transformer(其注意力机制由RKHS核定义)实现了基础函数的某种梯度下降形式,该形式与softmax相关的隐向量函数相关联。我们首次在真实场景中展示了这种小样本学习方法的应用,该演示基于ImageNet数据集完成。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
13+阅读 · 2022年10月20日
Arxiv
29+阅读 · 2022年3月28日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
18+阅读 · 2021年6月10日
Memory-Gated Recurrent Networks
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月24日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
A Survey on Deep Transfer Learning
Arxiv
11+阅读 · 2018年8月6日
Arxiv
10+阅读 · 2017年12月29日
VIP会员
最新内容
失去控制的指挥:人工智能时代的任务式指挥
专知会员服务
8+阅读 · 9月11日
美国的新国家安全科技战略思考
专知会员服务
4+阅读 · 9月11日
综述 | 面向大模型智能体的图结构个性化记忆
专知会员服务
6+阅读 · 9月10日
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
13+阅读 · 2022年10月20日
Arxiv
29+阅读 · 2022年3月28日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
18+阅读 · 2021年6月10日
Memory-Gated Recurrent Networks
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月24日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
A Survey on Deep Transfer Learning
Arxiv
11+阅读 · 2018年8月6日
Arxiv
10+阅读 · 2017年12月29日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员