初级

讲一讲 Transformer 架构

英文原题:Explain the transformer architecture

先口头作答,再对照评分要点给自己打 1 到 5 分。下面是评分要点、常见扣分点、参考回答和追问。

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练完一遍了? 用英文写下回答,粘贴到免费自查工具打分(工具按英文要点评分)

考察点

能否在两分钟内讲清基本组件,把 self-attention 和 Transformer 取代循环网络的原因联系起来,并接住常见追问(decoder-only、为什么除以 sqrt(d_k)、二次方复杂度)。

评分要点

  1. 整体形状:由相同的 block 堆叠而成;每个 block 是 multi-head self-attention(多头自注意力)加逐位置的前馈网络(MLP),两者都包在残差连接和 layer normalization(层归一化)里,深层网络才能稳定训练。
  2. 讲清 self-attention:每个 token 投影成 query、key、value,权重为 softmax(QK^T / sqrt(d_k)),输出是 value 的加权和;任意 token 一步就能从其他 token 取信息,训练时整段序列并行计算。
  3. 现代 LLM:decoder-only 加 causal masking(因果掩码),训练目标是预测下一个 token,位置信息通常来自 RoPE(旋转位置编码)。
  4. 点出代价:attention 的计算量和序列长度成 O(n^2) 关系。

常见扣分点

把最初的 encoder-decoder 设计当成如今大多数 LLM 的结构来讲。

参考回答

Transformer 是一组相同 block 的堆叠。每个 block 有 multi-head self-attention,让每个 token 融合其他 token 的信息,还有一个逐位置的前馈网络。两个子层外面都有残差连接和 layer normalization,这样很深的网络也能稳定训练。

在 self-attention 里,每个 token 被投影成 query、key 和 value。注意力权重是 softmax(QK^T / sqrt(d_k)),输出是 value 的加权和。长距离依赖不必经过循环结构的瓶颈,训练时整段序列可以并行处理。代价是计算量和注意力矩阵都随序列长度呈 O(n^2) 增长。

如今大多数 LLM 是 decoder-only:causal masking 让每个 token 只能看到前面的 token,模型的训练目标是预测下一个 token。位置信息来自位置编码,现在通常是 RoPE。

常见追问

为什么要除以 sqrt(d_k)? 不除的话,点积会随维度变大,softmax 进入饱和区,梯度消失。
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