2017年6月12日，Attention is All You Need，一聲炸雷，大名鼎鼎的Transformer橫空出世。

它的出現(xiàn)，不僅讓NLP變了天，成為自然語言領(lǐng)域的主流模型，還成功跨界CV，給AI界帶來了意外的驚喜。

(資料圖片僅供參考)

到今天為止，Transformer誕生6周年。而這篇論文被引數(shù)高達(dá)77926。

英偉達(dá)科學(xué)家Jim Fan對這篇蓋世之作做了深度總結(jié)：

1. Transformer并沒有發(fā)明注意力，而是將其推向極致。

第一篇注意力論文是在3年前（2014年）發(fā)表的。

這篇論文來自Yoshua Bengio的實(shí)驗(yàn)室，而標(biāo)題并不起眼「Neural Machine Translation by Jointly Learning to Align and Translate」。

它是「RNN+上下文向量」（即注意力）的組合。

或許很多人都沒有聽說過這篇論文，但它是NLP中最偉大的里程碑之一，已經(jīng)被引用了29K次（相比之下，Transformer為77K）。

2. Transformer和最初的注意力論文，都沒有談到通用序列計(jì)算機(jī)。

相反，兩者都為了解決一個(gè)狹隘而具體的問題：機(jī)器翻譯。值得注意的是，AGI（不久的某一天）可以追溯到不起眼的谷歌翻譯。

3. Transformer發(fā)表在2017年的NeurIPS上，這是全球頂級的人工智能會議之一。然而，它甚至沒有獲得Oral演講，更不用說獲獎(jiǎng)了。

那一年的NeurIPS上有3篇最佳論文。截止到今天，它們加起來有529次引用。

Transformer這一經(jīng)典之作卻在NeurIPS 2017沒有引起很多人的關(guān)注。

對此，Jim Fan認(rèn)為，在一項(xiàng)出色的工作變得有影響力之前，很難讓人們認(rèn)可它。

我不會責(zé)怪NeurIPS委員會——獲獎(jiǎng)?wù)撐娜匀皇且涣鞯模绊懥]有那么大。一個(gè)反例是ResNet。

何凱明等人在CVPR 2016年獲得了最佳論文。這篇論文當(dāng)之無愧，得到了正確的認(rèn)可。

2017年，該領(lǐng)域聰明的人中，很少有人能夠預(yù)測到今天LLM革命性的規(guī)模。就像20世紀(jì)80年代一樣，很少有人能預(yù)見自2012年以來深度學(xué)習(xí)的海嘯。

OpenAI科學(xué)家Andrej Karpathy對Jim Fan第2點(diǎn)總結(jié)頗感興趣，并表示，

介紹注意力的論文（由@DBahdanau , @kchonyc , Bengio）比 「Attention is All You Need」的論文受到的關(guān)注要少1000倍。而且從歷史上看，這兩篇論文都非常普通，但有趣的是恰好都是為機(jī)器翻譯而開發(fā)的。

你只需要注意力！

Transformer誕生之前，AI圈的人在自然語言處理中大都采用基于RNN（循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）的編碼器-解碼器（Encoder-Decoder）結(jié)構(gòu)來完成序列翻譯。

然而，RNN及其衍生的網(wǎng)絡(luò)最致命的缺點(diǎn)就是慢。關(guān)鍵問題就在于前后隱藏狀態(tài)的依賴性，無法實(shí)現(xiàn)并行。

Transformer的現(xiàn)世可謂是如日中天，讓許多研究人員開啟了追星之旅。

2017年，8位谷歌研究人員發(fā)表了Attention is All You Need。可以說，這篇論文是NLP領(lǐng)域的顛覆者。

論文地址：https://arxiv.org/pdf/1706.03762.pdf

它完全摒棄了遞歸結(jié)構(gòu)，依賴注意力機(jī)制，挖掘輸入和輸出之間的關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了并行計(jì)算。

甚至，有人發(fā)問「有了Transformer框架后是不是RNN完全可以廢棄了？」

JimFan所稱Transformer當(dāng)初的設(shè)計(jì)是為了解決翻譯問題，毋庸置疑。

谷歌當(dāng)年發(fā)的博客，便闡述了Transformer是一種語言理解的新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

文章地址：https://ai.googleblog.com/2017/08/transformer-novel-neural-network.html

具體來講，Transformer由四部分組成：輸入、編碼器、解碼器，以及輸出。

輸入字符首先通過Embedding轉(zhuǎn)為向量，并加入位置編碼（Positional Encoding）來添加位置信息。

然后，通過使用多頭自注意力和前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的「編碼器」和「解碼器」來提取特征，最后輸出結(jié)果。

如下圖所示，谷歌給出了Transformer如何用在機(jī)器翻譯中的例子。

機(jī)器翻譯的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通常包含一個(gè)編碼器，在讀取完句子后生成一個(gè)表征。空心圓代表著Transformer為每個(gè)單詞生成的初始表征。

然后，利用自注意力，從所有其他的詞中聚合信息，在整個(gè)上下文中為每個(gè)詞產(chǎn)生一個(gè)新表征，由實(shí)心圓表示。

接著，將這個(gè)步驟對所有單詞并行重復(fù)多次，依次生成新的表征。

同樣，解碼器的過程與之類似，但每次從左到右生成一個(gè)詞。它不僅關(guān)注其他先前生成的單詞，還關(guān)注編碼器生成的最終表征。

2019年，谷歌還專門為其申請了專利。

自此，在自然語言處理中，Transformer逆襲之路頗有王者之風(fēng)。

歸宗溯源，現(xiàn)在各類層出不窮的GPT（Generative Pre-trained Transformer），都起源于這篇17年的論文。

然而，Transformer燃爆的不僅是NLP學(xué)術(shù)圈。

萬能Transformer：從NLP跨到CV

2017年的谷歌博客中，研究人員曾對Transformer未來應(yīng)用潛力進(jìn)行了暢享：

不僅涉及自然語言，還涉及非常不同的輸入和輸出，如圖像和視頻。

沒錯(cuò)，在NLP領(lǐng)域掀起巨浪后，Transformer又來「踢館」計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域。甚至，當(dāng)時(shí)許多人狂呼Transformer又攻下一城。

自2012年以來，CNN已經(jīng)成為視覺任務(wù)的首選架構(gòu)。

隨著越來越高效的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，使用Transformer來完成CV任務(wù)成為了一個(gè)新的研究方向，能夠降低結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，探索可擴(kuò)展性和訓(xùn)練效率。

2020年10月，谷歌提出的Vision Transformer (ViT)，不用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN），可以直接用Transformer對圖像進(jìn)行分類。

值得一提的是，ViT性能表現(xiàn)出色，在計(jì)算資源減少4倍的情況下，超過最先進(jìn)的CNN。

緊接著，2021年，OpenAI連仍兩顆炸彈，發(fā)布了基于Transformer打造的DALL-E，還有CLIP。

這兩個(gè)模型借助Transformer實(shí)現(xiàn)了很好的效果。DALL-E能夠根據(jù)文字輸出穩(wěn)定的圖像。而CLIP能夠?qū)崿F(xiàn)圖像與文本的分類。

再到后來的DALL-E進(jìn)化版DALL-E 2，還有Stable Diffusion，同樣基于Transformer架構(gòu)，再次顛覆了AI繪畫。

以下，便是基于Transformer誕生的模型的整條時(shí)間線。

由此可見，Transformer是有多么地能打。

2021年，當(dāng)時(shí)就連谷歌的研究人員David Ha表示，Transformers是新的LSTMs。

而他曾在Transformer誕生之前，還稱LSTM就像神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的AK 47。無論我們?nèi)绾闻τ眯碌臇|西來取代它，它仍然會在50年后被使用。

Transformer僅用4年的時(shí)間，打破了這一預(yù)言。

新硅谷「七叛徒」

如今，6年過去了，曾經(jīng)聯(lián)手打造出谷歌最強(qiáng)Transformer的「變形金剛們」怎么樣了？

Jakob Uszkoreit被公認(rèn)是Transformer架構(gòu)的主要貢獻(xiàn)者。

他在2021年中離開了Google，并共同創(chuàng)立了Inceptive Labs，致力于使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)mRNA。

到目前為止，他們已經(jīng)籌集了2000萬美元，并且團(tuán)隊(duì)規(guī)模也超過了20人。

Ashish Vaswani在2021年底離開Google，創(chuàng)立了AdeptAILabs。

可以說，AdeptAILabs正處在高速發(fā)展的階段。

目前，公司不僅已經(jīng)籌集了4.15億美元，而且也估值超過了10億美元。

此外，團(tuán)隊(duì)規(guī)模也剛剛超過了40人。

然而，Ashish卻在幾個(gè)月前離開了Adept。

在Transformers論文中，Niki Parmar是唯一的女性作者。

她在2021年底離開Google，并和剛剛提到的Ashish Vaswani一起，創(chuàng)立了AdeptAILabs。

不過，Niki在幾個(gè)月前也離開了Adept。

Noam Shazeer在Google工作了20年后，于2021年底離開了Google。

隨后，他便立刻與自己的朋友Dan Abitbol一起，創(chuàng)立了Character AI。

雖然公司只有大約20名員工，但效率卻相當(dāng)之高。

目前，他們已經(jīng)籌集了近2億美元，并即將躋身獨(dú)角獸的行列。

Aidan Gomez在2019年9月離開了Google Brain，創(chuàng)立了CohereAI。

經(jīng)過3年的穩(wěn)定發(fā)展后，公司依然正在擴(kuò)大規(guī)模——Cohere的員工數(shù)量最近超過了180名。

與此同時(shí)，公司籌集到的資金也即將突破4億美元大關(guān)。

Lukasz Kaiser是TensorFlow的共同作者人之一，他在2021年中離開了Google，加入了OpenAI。

Illia Polosukhin在2017年2月離開了Google，于2017年6月創(chuàng)立了NEAR Protocol。

目前，NEAR估值約為20億美元。

與此同時(shí)，公司已經(jīng)籌集了約3.75億美元，并進(jìn)行了大量的二次融資。

現(xiàn)在，只有Llion Jones還在谷歌工作。

在論文的貢獻(xiàn)方面，他風(fēng)趣地調(diào)侃道：「自己最大的意義在于——起標(biāo)題?！?/p>

網(wǎng)友熱評

走到現(xiàn)在，回看Transformer，還是會引發(fā)不少網(wǎng)友的思考。

AI中的開創(chuàng)性論文。

馬庫斯表示，這有點(diǎn)像波特蘭開拓者隊(duì)對邁克爾·喬丹的放棄。

這件事說明了，即使在這樣的一級研究水平上，也很難預(yù)測哪篇論文會在該領(lǐng)域產(chǎn)生何種程度的影響。

這個(gè)故事告訴我們，一篇研究文章的真正價(jià)值是以一種長期的方式體現(xiàn)出來的。

哇，時(shí)間過得真快！令人驚訝的是，這個(gè)模型突破了注意力的極限，徹底改變了NLP。

在我攻讀博士期間，我的導(dǎo)師 @WenmeiHwu 總是教育我們，最有影響力的論文永遠(yuǎn)不會獲得最佳論文獎(jiǎng)或任何認(rèn)可，但隨著時(shí)間的推移，它們最終會改變世界。我們不應(yīng)該為獎(jiǎng)項(xiàng)而奮斗，而應(yīng)該專注于有影響力的研究！

本文作者：桃子、好困，來源：新智元，原文標(biāo)題：《Transformer全新里程碑！誕生6年，開山之作被引近8萬，沒奪下NeurIPS最佳論文，卻徹底改變AI界》

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