一、内容和目标
1. 实验内容
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本实验主要介绍基于星空体育 MLU370，使用星空体育高性能算子，完成Transformer的翻译任务。
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基于星空体育 MLU370 高性能大算子，您可以读取数据集，对相应的统计结果进行评估。
2. 实验目标
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掌握使用星空体育 MLU370 大算子进行模型推理的基本方法。
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理解 Transformer 模型的整体网络结构及其开发调试细节。
二、前置知识
了解星空体育软硬件平台：
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硬件：星空体育 MLU370 AI 计算卡
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框架：PyTorch 1.6 、CNNL
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系统环境：星空体育云平台
三、网络结构
Google于2017年6月提出了Transformer模型。Transformer 在机器翻译任务上的表现超过了 RNN，CNN，只用 encoder-decoder 和 attention 机制就能达到很好的效果，最大的优点是可以高效地并行化。
其网络结构如下图所示:
其中：
【Attention】
Attention 的主要作用是把“注意力”放在一部分输入上。它主要涉及到3个概念：Query、Key 和 Value。在增强字的语义表示这个应用场景中，目标字及其上下文的字都有各自的原始 Value，Attention 机制将目标字作为 Query、其上下文的各个字作为Key，并将 Query 与各个 Key 的相似性作为加权系数，把上下文各个字的 Value 融入目标字的原始 Value 中。
对于输入文本，我们需要对其中的每个字分别增强语义向量表示，因此，我们分别将每个字作为Query，加权融合文本中所有字的语义信息，得到各个字的增强语义向量，在这种情况下，Query、Key和Value的向量表示均来自于同一输入文本，因此，该Attention机制也叫Self-Attention。
为了增强 Attention 的多样性，文章作者进一步利用不同的 Self-Attention 模块获得文本中每个字在不同语义空间下的增强语义向量，并将每个字的多个增强语义向量进行线性组合，从而获得一个最终的与原始字向量长度相同的增强语义向量，这就组成了Multi-head Self-Attention。
【Transformer Encoder】
Transformer Encoder有两个子层，一个是multi-head attention层，另一个是feed forward层，简单的全连接网络。Transformer Encoder 在 Multi-head Self-Attention 之上又添加了三种关键操作：
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残差连接（ResidualConnection）
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Layer Normalization
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线性转换
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Transformer Decoder
Transformer Decoder中有三个子层，其中两个multi-head attention层，这个attention层并不是 self-attention，而是encoder-decoder attention，用来学习源句与目标句之间的关系。对于这个Attention，query代表decoder上一步的输出，key和value是来自encoder的输出。最后再经过一个与编码部分类似的feed forward层，就可以得到decoder的输出了。
四、模型推理
模型推理整体流程如下图所示：
STEP 1. 工程准备
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预训练模型准备：本实验的模型是星空体育自己训练的模型，并将其放置于
/workspace/model目录下。 -
搭建环境：
pip install -r requirements.txt。
STEP 2. 工程运行
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构造我们提供的 estimator 对象。
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load_weight接口完成 Transformer 模型在 MLU内存上的分配,然后加载模型到MLU上。 -
调用
input_fn编码生成输入数据。 -
调用predict 进行推理。
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调用
_trim_and_decode对结果进行后处理。
五、相关链接
实验代码仓库：https://gitee.com/cambricon/practices
Modelzoo仓库：https://gitee.com/cambricon/modelzoo