【HuggingFace Transformers】BertSelfOutput 和 BertOutput源码解析

1. 介绍

BertSelfOutput 和 BertOutput 是 BERT 模型中两个相关但不同的模块。它们在功能上有许多共同点，但也有一些关键的不同点。以下通过共同点和不同点来介绍它们。

1.1 共同点

BertSelfOutput 和 BertOutput 都包含残差连接、层归一化、Dropout 和线性变换，并且这些操作的顺序相似。

(1) 残差连接 (Residual Connection)

两个模块都应用了残差连接，即将模块的输入直接与经过线性变换后的输出相加。这种结构可以帮助缓解深层神经网络中的梯度消失问题，使信息更直接地传递，保持梯度流动顺畅。

(2) 层归一化 (Layer Normalization)

在应用残差连接后，两个模块都使用层归一化 (LayerNorm) 来规范化输出。这有助于加速训练，稳定网络性能，并减少内部分布变化的问题。

(3) Dropout

两个模块都包含一个 Dropout 层，用于随机屏蔽一部分神经元的输出，增强模型的泛化能力，防止过拟合。

(4) 线性变换 (Linear Transformation)

两个模块都包含一个线性变换 (dense 层)。这个线性变换用于调整数据的维度，并为后续的残差连接和层归一化做准备。

1.2 不同点

BertSelfOutput 专注于处理自注意力机制的输出，而 BertOutput 则处理前馈神经网络的输出。它们的输入特征维度也有所不同，线性变换的作用在两个模块中也略有差异。

(1) 处理的输入类型

• BertSelfOutput：处理自注意力机制 (BertSelfAttention) 的输出。它关注的是如何将注意力机制生成的特征向量与原始输入结合起来。
• BertOutput：处理的是前馈神经网络的输出。它将经过注意力机制处理后的特征进一步加工，并整合到当前层的最终输出中。

(2) 线性变换的作用

• BertSelfOutput：线性变换的作用是对自注意力机制的输出进行进一步的变换和投影，使其适应后续的处理流程。
• BertOutput：线性变换的作用是对前馈神经网络的输出进行变换，使其与前一层的输出相结合，并准备传递到下一层。

(3) 输入的特征大小

• BertSelfOutput：输入和输出的特征维度保持一致，都是 BERT 模型的隐藏层大小 (hidden_size)。
• BertOutput：输入的特征维度是中间层大小 (intermediate_size)，输出则是 BERT 模型的隐藏层大小 (hidden_size)。这意味着 BertOutput 的线性变换需要将中间层的维度转换回隐藏层的维度。

2. 源码解析

源码地址：transformers/src/transformers/models/bert/modeling_bert.py

2.1 BertSelfOutput 源码解析

# -*- coding: utf-8 -*-
# @time: 2024/7/15 14:27import torch
from torch import nnclass BertSelfOutput(nn.Module):def __init__(self, config):super().__init__()self.dense = nn.Linear(config.hidden_size, config.hidden_size)  # 定义线性变换层，将自注意力输出映射到 hidden_size 维度self.LayerNorm = nn.LayerNorm(config.hidden_size, eps=config.layer_norm_eps)  # 层归一化self.dropout = nn.Dropout(config.hidden_dropout_prob)  # Dropout层def forward(self, hidden_states: torch.Tensor, input_tensor: torch.Tensor) -> torch.Tensor:hidden_states = self.dense(hidden_states)  # 对自注意力机制的输出进行线性变换hidden_states = self.dropout(hidden_states)  # Dropout操作hidden_states = self.LayerNorm(hidden_states + input_tensor)  # 残差连接后进行层归一化return hidden_states

2.2 BertOutput 源码解析

# -*- coding: utf-8 -*-
# @time: 2024/8/22 15:41import torch
from torch import nnclass BertOutput(nn.Module):def __init__(self, config):super().__init__()self.dense = nn.Linear(config.intermediate_size, config.hidden_size)  # 定义线性变换层，将前馈神经网络输出从 intermediate_size 映射到 hidden_sizeself.LayerNorm = nn.LayerNorm(config.hidden_size, eps=config.layer_norm_eps)  # 层归一化self.dropout = nn.Dropout(config.hidden_dropout_prob)  # Dropout层def forward(self, hidden_states: torch.Tensor, input_tensor: torch.Tensor) -> torch.Tensor:hidden_states = self.dense(hidden_states)  # 对前馈神经网络的输出进行线性变换hidden_states = self.dropout(hidden_states)  # Dropout操作hidden_states = self.LayerNorm(hidden_states + input_tensor)  # 残差连接后进行层归一化return hidden_states