NLP神经网络模型训练时，不同batch可以padding到不同长度嘛？

Dear 丶 2022-09-16 06:00 23阅读 0赞

**同一个batch内要padding到一样长度，不同batch之间可以不一样**

这一点，对于 (绝大多数) NLP模型都是这样的

**同一个batch内要padding到一样长度**

神经网络，内部大都是矩阵的运算，batch训练，需要矩阵输入

因此一个batch要padding到一样的长度，才能形成一个矩阵，像

[[1,2],
     [3,4,5]]

它并不是一个矩阵，矩阵需要每个维度的长度一样才行

**不同batch之间可以不一样**

一般batch个句子经过embedding层之后，它的维度会变成 \[batch\_size, seq\_length, embedding\_size\]，

不同batch之间padding的长度可以不一样，是因为神经网络模型的参数与 seq\_length 这个维度并不相关。

下面从两个常见的模型 RNN / Transformer 去细致的解释这个问题：

**RNN/LSTM**

如对于RNN/LSTM 等循环神经网络，seq\_length 这个维度只决定 RNN/LSTM 循环计算多少步，而不会影响模型的参数，如下图：

![在这里插入图片描述][4328c95cce25448397efd951ef354703.png_pic_center]

所以你可能会发现，Pytorch中的 RNN/LSTM 默认是 \[seq\_length, batch\_size, embedding\_size\] 形式的输入，和常见的 \[batch\_size, seq\_length, embedding\_size\] 的数据维度形式不一样，因为 RNN/LSTM 每一步处理的其实是 \[batch\_size, embedding\_size\] 的数据，然后循环处理 seq\_length 次。

关于更细节的 RNN/LSTM 内部结构，可以参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/64613239

**Transformer**

而对于Transformer，它的 Self-Attention ，主要参数是 Q K V 三个参数矩阵，每个参数矩阵的维度是 (hidden\_size, hidden\_size)，其中，hidden\_size 就等于 embedding\_size，所以Q K V 参数矩阵的维度也就是 (embedding\_size, embedding\_size)，这样可以保证从 embedding 到最后输出维度都保持一致。

输入batch个句子中的每一个token，**都是乘以同一个 Q K V参数矩阵**，再去做 Self-Attention ，所以参数量和参数维度都是和 seq\_length 无关的。

另外，在Transformer中，除Q K V 参数矩阵外，其中的 feed forward net, add & norm 都是直接作用在单个token上的，就是有 seq\_length 个 token，就作用多少次，当然本质一个矩阵相乘就可以了。

下面是举例 Q 参数矩阵和 FFN 前向线性层的参数定义，可以看到都不会涉及 seq\_length 的维度，当然，也不会涉及 batch\_size 这个维度，所以一次输入1个句子和 n 个句子都是一样的：

self.query = nn.Linear(config.hidden_size, self.all_head_size)	# query参数矩阵
    
    self.dense = nn.Linear(config.hidden_size, config.hidden_size)	# 前向线性层

关于 Self-Attention 更细致的解释，可以参考：https://www.zhihu.com/question/68482809/answer/1574319286

对应的 Pytorch 代码 https://github.com/hichenway/CodeShare/blob/master/bert\_pytorch\_source\_code/modeling.py\#L160

[4328c95cce25448397efd951ef354703.png_pic_center]: /images/20220828/1c20ea5d320040919d377f7e3a091faa.png