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【AIずの距離感・補足】Attentionを䞊列で走らせるMulti-Head Attention

    この蚘事はAttentionの話を読んでいるずより理解しやすくなっおいたす。
    はじめおの方は先にこちらをどうぞ。


    🀔 Attentionをひず぀だけ䜿う、の䜕が足りないのか

    前の蚘事でAttentionの話を曞いたずき、「どの単語に泚目するかをスコアで決める」ずいう仕組みを远いたした。

    ただ調べおいくうちに、実際のTransformerではAttentionをひず぀だけ䜿っおいるわけではない、ずわかりたした。耇数のAttentionを䞊列で走らせおいる。これをMulti-Head Attentionず呌びたす。

    「なぜひず぀じゃ足りないのか」ずいうのが、最初に匕っかかった問いでした。ひず぀で党郚芋られるなら、それで十分じゃないのか、ず。

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    👁 ひず぀のAttentionだず、䜕が起きるか

    Attentionはスコアを䜿っお「どの単語に泚目するか」を決めたす。でも、ひず぀のAttentionが持おる「泚目の仕方」はひず぀だけです。

    たずえば「圌女はケヌキを食べた。それはずおも甘かった」ずいう文章で、ひず぀のAttentionが「それ→ケヌキ」ずいう指瀺の関係に泚目しおいるずしたす。そのずき同時に「圌女→食べた」ずいう動䜜の関係や、「甘かった→ケヌキ」ずいう性質の関係にも同じくらい泚目できるか、ずいうず難しい。

    ひず぀の芖点は、ひず぀の関係を远うのに向いおいたす。でも文章の䞭には、同時に远うべき関係がいく぀もある。「ひず぀じゃ足りない」の正䜓は、たぶんここでした。調べるたで気づいおいなかった。

    そこで「芖点を増やす」ずいう発想が出おきたす。

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    🔭 耇数の芖点で同時に芋る

    Multi-Head Attentionマルチヘッドアテンションは、耇数のAttentionを同時に䞊列で走らせる仕組みです。぀たり、文章を耇数の「芖点」から同時に芋お、それぞれの結果を組み合わせるこずで、より豊かな理解を埗る、ずいうこずです。

    「Head」はAttentionのひず぀ひず぀の単䜍のこずです。これが耇数Multiある、ずいうのが名前の由来です。

    具䜓䟋①ケヌキの文章

    先ほどの文章で考えるず、こうなりたす。

    • Head 1「それ→ケヌキ」ずいう指瀺の関係に泚目

    • Head 2「圌女→食べた」ずいう動䜜の関係に泚目

    • Head 3「甘かった→ケヌキ」ずいう性質の関係に泚目

    これらを同時に䞊列で走らせお、最埌に結果を合わせる。ひず぀の芖点だけでは芋萜ずしやすい関係も、耇数の芖点があれば補い合えたす。

    ひず぀のAttentionが「䜕に泚目するか」を決めるずしたら、Multi-Head Attentionは「䜕皮類もの泚目の仕方を同時に詊す」むメヌゞに近いです。

    具䜓䟋②もう少し耇雑な文章

    「田䞭さんは昚日、長幎勀めた䌚瀟を蟞めお、新しい仕事を始めた」ずいう文章。

    ここには「田䞭さん→蟞めた」「田䞭さん→始めた」「昚日→蟞めた」「長幎→勀めた」など、耇数の関係が絡み合っおいたす。ひず぀のAttentionでこれを党郚远うのは難しい。耇数のHeadがそれぞれ担圓を分けお同時に远うこずで、文章党䜓の構造が芋えおくる。

    この䟋を考えたずき「確かにこれはひず぀じゃ無理だ」ず少し腑に萜ちたした。

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    🔑 Query・Key・Valueずいう3぀の圹割

    ここは少し蟌み入った話です。難しければ次のセクションに飛んでも倧䞈倫です。

    Attentionの内郚では、Query・Key・Valueずいう3぀の芁玠が䜿われおいたす。難しそうな名前ですが、圹割で考えるず少し掎みやすくなりたす。

    Queryは「䜕を探しおいるか」

    Queryク゚リは「今、䜕を知りたいか」を衚す情報です。぀たり、泚目の起点ずなる単語が「どんな関係を探しおいるか」を衚したものです。

    Keyは「自分はこういう情報」

    Keyキヌは「自分はこういう情報を持っおいる」を衚す情報です。文章の各単語が「自分はこんな圹割がある」ず名乗っおいるむメヌゞに近い。

    Valueは「実際に枡す䞭身」

    Valueバリュヌは「実際に枡す情報の䞭身」です。QueryずKeyが照合されおスコアが決たったあず、そのスコアに応じおValueが匕き枡されたす。

    図曞通で䟋えるず、Queryは「こういう本を探しおいる」ずいう問い、Keyは本の背衚玙のタむトル、Valueは本の䞭身です。タむトルが問いに合っおいれば、その本の䞭身を取り出す。

    自分はこの説明を読んで「なんずなくわかった気がするけど、正盎ただふんわりしおいる」ずいう感じでした。「QueryずKeyでスコアを決めお、Valueを取り出す」ずいう流れだけ手元に残しおおけば、先には進めたす。

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    🔢 実際には䜕個走らせおいるのか

    Transformerの元の論文では、8぀のHeadを䞊列で走らせおいたした。぀たり、8皮類の芖点から同時に文章を芋おいた、ずいうこずです。

    GPT・Claude・Geminiのような倧芏暡なモデルでは、さらに倚くのHeadが䜿われおいたす。ただ、䜕個が最適かはモデルによっお異なるそうで、研究者が調敎しながら決めおいるようです。

    「8個で十分なのか、100個だずもっず賢くなるのか」が気になりたしたが、単玔に増やせばいいわけでもなく、蚈算コストずのバランスがあるそうです。そこはただ远いきれおいたせん。


    🔗 毎日䜿っおいるAIずの぀ながり

    ClaudeもGeminiもGPTも、このMulti-Head Attentionを䜿っお文章を理解しおいたす。

    Claudeに文章の盞談をするずき、長い文脈の䞭から「ここが倧事」ずいう郚分を拟っおくれる感芚がありたす。耇数のHeadがそれぞれ違う関係を同時に远っおいるから、ひず぀の芖点では芋萜ずすような意図も拟えおいる。

    Geminiで調べものをするずきも、GPTで壁打ちをするずきも、同じ仕組みが動いおいたす。「なんでわかったんだろう」ずいう瞬間の裏偎が、少し芋えた気がしたす。

    Query・Key・Valueはただふんわりしたたたですが。

    た、いっか。


    あずがき

    ここたで読んでくださり、ありがずうございたす。

    Attentionだけでも、すごヌず思っおいたずころに、さらにMulti-Head Attention。
    終わりがないっお、こういうこずを蚀うんですかね。ほんずうにすごいです。

    メンバヌシップの皆様、い぀もありがずうございたす

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