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大模型入门到精通:RNN vs. Transformer (一)RNN原理、核心公式、算法流程、优缺点、适用场景,看这一篇就够了!


深度学习序列模型方面,我们熟知的必须是 RNN 和 Transformer,今天想和大家聊聊 RNN 和 Transformer,并且探讨它们的区别和联系,让大家对这两种算法模型有一个更加熟悉的理解。

首先来说,RNN 和 Transformer 都是深度学习中的序列模型,用来处理序列数据,但它们的结构和工作方式有所不同。

  • RNN:是一种递归神经网络,适合处理时序数据(如时间序列、自然语言)。RNN通过隐藏状态传递上下文信息,适合短期依赖的任务,如文本生成、机器翻译等。然而,RNN在处理长序列时会遇到梯度消失问题,难以捕捉长距离依赖。
  • Transformer:是近年来兴起的模型,通过自注意力机制(Self-Attention)来并行处理序列中的所有位置,能够高效捕捉长距离依赖。与RNN相比,Transformer更擅长处理长序列,且由于并行计算,训练速度更快。它被广泛应用于自然语言处理任务,如翻译、文本生成、问答等,著名模型如BERT和GPT都是基于Transformer的。

大概就是,RNN适用于较短的序列任务,但效率相对低;Transformer能高效处理长序列,已经成为主流序列建模方式。

一、RNN(Recurrent Neural Network)

1. 原理

RNN是一类用于处理序列数据的神经网络,通过隐藏状态将序列的上下文信息传递到每个时间步,使得模型能够记住先前的信息,并对当前输入进行处理。它的关键特征是具有「循环」结构,隐藏状态可以传递时间上的信息。

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2. 核心公式和解释

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3. 算法流程

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4. 优缺点

优点

  • 能够处理变长的序列数据。
  • 通过递归结构,能在序列中传递信息,实现上下文依赖。

缺点

  • 梯度消失/爆炸问题:当序列较长时,梯度容易消失或爆炸,导致模型训练困难,尤其在处理长期依赖时表现不佳。
  • 并行化困难:由于序列数据是按时间步递归处理的,无法并行训练,导致效率较低。

5. 适用场景

  • 短期依赖的时序数据建模任务,如时间序列预测、简单的序列分类任务。
  • 较短文本的自然语言处理任务,如词性标注、简单的文本生成等。

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