Transformer

Transformerは、2017年にGoogle Researchによって提案されたニューラルネットワークアーキテクチャです。従来のRNN(Recurrent Neural Network)と比較して、以下の特徴を持ち、自然言語処理 (NLP) の分野で大きな進歩をもたらしました。

1. 並列処理による高速化:

Transformerは、Attention機構と呼ばれる仕組みを用いることで、入力シーケンス全体を一度に処理することができます。そのため、RNNのように逐次処理を行う必要がなく、大幅な高速化を実現できます。

2. 長距離依存関係の学習:

Attention機構は、入力シーケンス内の任意の単語間の関係性を直接計算することができます。そのため、RNNでは難しかった長距離依存関係の学習も容易になります。

3. 高い汎用性:

Transformerは、翻訳、要約、質問応答など、様々なNLPタスクに適用することができます。

Transformerの構成:

Transformerは、エンコーダとデコーダと呼ばれる2つの主要な部分から構成されます。

エンコーダ:

エンコーダは、入力シーケンスを処理し、その意味を抽象的な表現に変換します。具体的には、以下の処理を行います。

  1. 入力シーケンスを単語に分割し、それぞれの単語をベクトルに変換します。
  2. 各単語のベクトルに、その単語の位置情報などを加えます。
  3. Self-Attentionと呼ばれる機構を用いて、各単語のベクトル間の関係性を計算します。
  4. Feed-Forwardと呼ばれる機構を用いて、各単語のベクトルを更新します。

これらの処理を繰り返すことで、エンコーダは入力シーケンス全体の意味を捉えた抽象的な表現を生成します。

デコーダ:

デコーダは、エンコーダによって生成された抽象的な表現を、具体的な出力に変換します。具体的には、以下の処理を行います。

  1. エンコーダが出力した抽象的な表現を入力として受け取ります。
  2. Attentionと呼ばれる機構を用いて、入力と過去の出力との関係性を計算します。
  3. Feed-Forwardと呼ばれる機構を用いて、入力と過去の出力に基づいて次の単語を生成します。
  4. 生成した単語をアウトプットとして出力します。
  5. 2から4を繰り返すことで、文全体を生成します。

Transformerの応用例:

Transformerは、以下のNLPタスクで広く用いられています。

  • 翻訳: 入力文の意味を抽象的な表現に変換し、それを元にデコーダで出力言語に翻訳します。
  • 要約: 入力文の意味を抽象的な表現に変換し、それを元にデコーダで重要な部分のみを抽出します。
  • 質問応答: 入力文の意味を抽象的な表現に変換し、それを元にデコーダで質問に対する回答を生成します。
  • テキスト生成: 詩、コード、台本、音楽作品、メール、手紙など、様々な形式のテキストを生成することができます。

Transformerについてもっと詳しく知りたい場合は、以下の情報をご覧ください。

その他

Transformerは、自然言語処理だけでなく、画像認識や音声認識など、様々な分野で研究されています。今後も、Transformerの応用範囲はますます広がっていくと考えられます。