一文搞懂 Encoder-Decoder（编码器-解码器）模型

一文搞懂 Encoder-Decoder（编码器-解码器）模型

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/2401_84033492/article/details/137249570

Encoder-Decoder模型是序列到序列（Seq2Seq）任务中常用的架构，广泛应用于机器翻译、语音识别等领域。本文将从Encoder-Decoder的本质、原理及其在实际应用中的具体步骤，为您详细解析这一重要模型。

Encoder-Decoder的本质

Encoder-Decoder模型的核心逻辑是将现实问题转化为数学问题，通过求解数学问题来得到现实世界的解决方案。

• Encoder（编码器）：负责将现实问题转化为数学问题，即将输入序列转换为固定长度的上下文向量。
• Decoder（解码器）：负责求解数学问题，并将解决方案转化为现实世界的输出，即从上下文向量中生成输出序列。

Seq2Seq（Sequence-to-sequence）强调模型的目的——将输入序列转换为输出序列；而Encoder-Decoder则强调实现这一目的的具体方法或架构。

Encoder-Decoder的原理

Encoder（编码器）

• 编码器的作用是将输入序列转换成一个固定长度的上下文向量。
• 它通常使用循环神经网络（RNN）或其变体（如LSTM、GRU）来实现。
• 在每个时间步，编码器会读取输入序列的一个元素，并更新其隐藏状态。
• 编码完成后，最终的隐藏状态或隐藏状态的某种变换被用作上下文向量。

Decoder（解码器）

• 解码器的任务是从上下文向量中生成输出序列。
• 它也通常使用循环神经网络（RNN）来实现。
• 在每个时间步，解码器会基于上一个时间步的输出、当前的隐藏状态和上下文向量来生成当前时间步的输出。

Encoder-Decoder的应用

机器翻译（文本 – 文本）

这是Encoder-Decoder最经典的应用。编码器将源语言的句子编码成上下文向量，解码器则从该向量中生成目标语言的翻译。

机器翻译中Encoder-Decoder的6个步骤：

1. 源语言输入：将源语言的句子转换为词向量序列，作为编码器的输入。
2. 编码器：通过循环神经网络处理源语言词向量，输出包含句子全部信息的上下文向量。
3. 上下文向量：作为解码器的初始输入，它固定长度地编码了源语言句子的整体语义。
4. 解码器：基于上下文向量，逐步生成目标语言的词序列，形成翻译结果。
5. 目标语言输出：解码器生成的词序列构成最终翻译的目标语言句子。
6. 训练与优化：通过比较模型生成的翻译与真实目标句子，优化模型参数以提高翻译准确性。

语音识别（音频 – 文本）

在语音识别任务中，编码器将音频信号转换为特征表示，解码器则从这些特征中生成文本转录。

语音识别任务中Encoder-Decoder的6个步骤：

1. 音频信号输入：将原始音频信号进行预处理，准备送入编码器进行特征提取。
2. 编码器处理：编码器接收预处理后的音频，逐帧提取声学特征，转换为高维特征向量序列。
3. 特征表示：编码器输出的特征向量序列捕捉了音频中的关键信息，为解码器提供输入。
4. 解码器生成：解码器根据特征向量序列和语言模型，逐步预测并生成对应的文本转录。
5. 文本转录输出：解码器完成预测，输出最终的文本转录结果。
6. 训练与优化：通过比较生成的文本转录与真实标签，优化模型参数以提高识别准确率。