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文章目录
- 一、本文面试题目录
- 51. BERT与原始Transformer相比，在结构上有哪些调整？它的预训练任务是什么？
- 52. GPT系列模型（如GPT-3）与原始Transformer的区别是什么？为什么它适合生成任务？
- 53. T5模型的核心思想是什么？它如何统一不同的NLP任务？
- 54. 什么是“稀疏注意力”？哪些模型使用了这一机制（如Longformer、Performer）？
- 55. 针对长序列处理，Transformer有哪些改进方法（如降低时间复杂度）？
- 56. ALBERT在BERT的基础上做了哪些优化？目的是什么？
- 57. RoBERTa与BERT相比，主要改进了哪些训练细节？
- 58. ViT（Vision Transformer）如何将Transformer应用于图像任务？与CNN相比有何优势？
- 59. 多模态Transformer（如CLIP、DALL·E）是如何融合文本和图像信息的？
- 60. 轻量级Transformer模型（如DistilBERT、MobileBERT）的设计思路是什么？
- 二、120道Transformer面试题目录列表
一、本文面试题目录
51. BERT与原始Transformer相比，在结构上有哪些调整？它的预训练任务是什么？
- 结构调整：
- BERT仅使用Transformer的Encoder部分（原始Transformer包含Encoder和Decoder）。
- 输入处理：引入
[CLS]标签作为分类任务的聚合向量，以及[SEP]标签分隔句子对（如问答、句子匹配任务）。 - 采用双向自注意力：Encoder对整个序列进行双向编码，而原始Transformer的Decoder是单向的。
- 层数和隐藏维度：基础版（BERT-Base）为12层Encoder、隐藏维度768；大型版（BERT-Large）为24层、隐藏维度1024。
- 预训练任务：
- 掩码语言模型（MLM）：随机掩码15%的输入token，让模型预测被掩码的token（鼓励双向语境理解）。
- 下一句预测（NSP）：判断两个句子是否为连续的上下文（增强句子级语义理解）。
- 示例代码（BERT输入处理）：
from transformers import BertTokenizer
tokenizer = BertTokenizer.from_pretrained('bert-base-uncased')
text1 = "Hello, world!"
text2 = "This is a test."
inputs = tokenizer(text1, text2, return_tensors='pt', padding=True, truncation=True)
print(inputs['input_ids']) # 包含[CLS], [SEP], 分词id
# 输出示例：[[101, 7592, 1010, 2088, 999, 102, 2023, 2003, 1037, 3231, 999, 102]]52. GPT系列模型（如GPT-3）与原始Transformer的区别是什么？为什么它适合生成任务？
- 与原始Transformer的区别：
- GPT仅使用Transformer的Decoder部分（原始Transformer为Encoder-Decoder结构）。
- 采用单向自注意力：Decoder层使用掩码自注意力（仅允许关注前文token），确保生成时不泄露未来信息。
- 预训练任务：仅采用因果语言模型（CLM），即根据前文预测下一个token（原始Transformer无特定预训练任务）。
- 适合生成任务的原因：
- 单向自注意力机制天然符合序列生成的逻辑（如文本生成需按顺序依赖前文）。
- autoregressive（自回归）生成模式：每次预测依赖前序所有生成结果，保证输出连贯性。
- 大模型（如GPT-3 1750亿参数）通过海量数据训练，可捕捉复杂语义和长程依赖。
- 示例代码（GPT生成文本）：
from transformers import GPT2LMHeadModel, GPT2Tokenizer
model = GPT2LMHeadModel.from_pretrained('gpt2')
tokenizer = GPT2Tokenizer.from_pretrained('gpt2')
input_text = "Artificial intelligence is"
inputs = tokenizer(input_text, return_tensors='pt')
outputs = model.generate(**inputs, max_length=50, num_return_sequences=1)
print(tokenizer.decode(outputs[0], skip_special_tokens=True))
# 输出示例："Artificial intelligence is transforming industries from healthcare to finance..."53. T5模型的核心思想是什么？它如何统一不同的NLP任务？
-** 核心思想 ：将所有NLP任务统一为“文本到文本（Text-to-Text）”框架，即输入和输出均为文本序列，简化模型设计和迁移流程。
- 任务统一方式 **：
- 通过“任务前缀”区分任务类型，例如：
- 翻译：输入“translate English to French: Hello world”，输出“Bonjour le monde”。
- 情感分析：输入“sst2 sentence: This movie is great”，输出“positive”。
- 摘要：输入“summarize: [长文本]”，输出“[摘要]”。
- 模型结构：采用Encoder-Decoder架构（类似原始Transformer），所有任务共享同一模型和训练目标（预测输出文本的下一个token）。
-** 优势 **： - 避免为特定任务设计专用输出层，提升跨任务迁移能力。
- 可通过统一的预训练（C4数据集）和微调流程优化所有任务。
-** 示例代码（T5任务统一示例）**：
from transformers import T5Tokenizer, T5ForConditionalGeneration
model = T5ForConditionalGeneration.from_pretrained('t5-small')
tokenizer = T5Tokenizer.from_pretrained('t5-small')
# 翻译任务
input_text = "translate English to German: The cat sits on the mat."
inputs = tokenizer(input_text, return_tensors='pt')
outputs = model.generate(** inputs, max_length=30)
print(tokenizer.decode(outputs[0], skip_special_tokens=True)) # 输出："Die Katze sitzt auf der Matte."54. 什么是“稀疏注意力”？哪些模型使用了这一机制（如Longformer、Performer）？
- 稀疏注意力（Sparse Attention）：对自注意力机制的优化，仅计算序列中部分token对的注意力（而非全连接），降低时间复杂度（从O(n²)降至O(n)或O(n log n)），适合长序列（如文档、基因组序列）。
- 常见模型及机制：
- Longformer：
- 采用滑动窗口注意力（局部窗口内全连接）+ 全局注意力（指定关键token与所有token连接，如
[CLS]）。 - 支持最长4096token的序列（远超BERT的512）。
- 采用滑动窗口注意力（局部窗口内全连接）+ 全局注意力（指定关键token与所有token连接，如
- Performer：
- 使用“随机特征映射”近似注意力计算，将注意力矩阵分解为低秩矩阵，复杂度降至O(n d)（d为隐藏维度）。
- Reformer：
- 采用“局部敏感哈希（LSH）”将相似token分组，仅在组内计算注意力，复杂度O(n log n)。
- Longformer：
- 示例代码（Longformer长序列处理）：
from transformers import LongformerTokenizer, LongformerModel
tokenizer = LongformerTokenizer.from_pretrained('allenai/longformer-base-4096')
model = LongformerModel.from_pretrained('allenai/longformer-base-4096')
long_text = " ".join(["This is a long sequence."] * 500) # 超512token的长文本
inputs = tokenizer(long_text, return_tensors='pt', padding=True, truncation=True, max_length=4096)
outputs = model(** inputs) # 无OOM错误，高效处理长序列55. 针对长序列处理，Transformer有哪些改进方法（如降低时间复杂度）？
- 改进方法：
- 稀疏注意力：如Longformer（窗口+全局注意力）、Reformer（LSH哈希分组），仅计算部分token对的注意力。
- 低秩近似：如Performer（随机特征映射）、Linformer（用低秩矩阵近似Key/Value的序列维度），将O(n²)降至O(n)或O(n d)。
- 分块处理：如CogView（图像分块）、Transformer-XL（引入记忆机制缓存前序块信息），避免重复计算。
- 模型结构优化：
- 缩减注意力头数或隐藏维度（如MobileBERT）。
- 替换自注意力为卷积（如ConvBERT用卷积捕捉局部依赖）。
- 硬件/工程优化：
- 混合精度训练（减少内存占用）。
- 模型并行（将注意力计算拆分到多个GPU）。
- 时间复杂度对比：
方法 时间复杂度 适用场景 原始Transformer O(n² d) 短序列（如句子级任务） 稀疏注意力 O(n d) 长文档、基因组序列 低秩近似 O(n d) 通用长序列场景
56. ALBERT在BERT的基础上做了哪些优化？目的是什么？
- 核心优化：
- 嵌入参数因式分解：将输入嵌入维度（E）与隐藏层维度（H）解耦（如E=128，H=768），通过矩阵投影将E映射到H，减少嵌入层参数（原始BERT：E=H=768，参数为V×H；ALBERT：V×E + E×H，V为词表大小）。
- 跨层参数共享：所有Encoder层共享同一套参数（原始BERT每层参数独立），大幅减少总参数（如12层ALBERT参数仅为BERT的1/12）。
- 移除NSP任务：改用句子顺序预测（SOP） 任务（判断两个句子是否交换顺序），更聚焦于句子级语义理解。
- 目的：
- 降低模型参数量和内存占用，使训练更大模型（如ALBERT-xlarge）成为可能。
- 在保持性能接近BERT的同时，提升训练和推理效率。
- 效果：ALBERT-large参数量（18M）仅为BERT-large（336M）的5%，但在GLUE基准上性能相当。
57. RoBERTa与BERT相比，主要改进了哪些训练细节？
- 训练细节改进：
- 更大的训练数据：使用160GB文本（BERT为16GB），包括BookCorpus+Wiki、CC-News、WebText等。
- 更长的训练时间：训练步数从1M增至300K（但batch size更大，总token量更多）。
- 移除NSP任务：仅保留MLM任务，发现NSP对性能无显著提升甚至有害。
- 动态掩码：BERT使用静态掩码（训练中掩码不变），RoBERTa每次输入时随机生成掩码，增强泛化性。
- 更大的batch size：从16K增至8K-32K，并通过梯度累积实现。
- 使用字节级BPE（Byte-level BPE）：支持所有Unicode字符，减少UNK token比例。
- 效果：RoBERTa在多数NLP任务（如GLUE、SQuAD）上超越BERT，成为更强的预训练模型。
58. ViT（Vision Transformer）如何将Transformer应用于图像任务？与CNN相比有何优势？
- 应用方法：
- 图像分块：将图像（如224×224）分割为非重叠的固定大小补丁（如16×16），每个补丁展平为向量（16×16×3=768维，3为RGB通道）。
- 补丁嵌入：通过线性投影将补丁向量映射到模型隐藏维度（如768），类似NLP中的token嵌入。
- 添加类别标签：引入
[CLS]向量作为图像分类的聚合特征。 - 位置编码：加入补丁的空间位置编码（可学习或固定）。
- Transformer Encoder：使用标准Encoder处理补丁序列，最终通过
[CLS]向量预测图像类别。
- 与CNN相比的优势：
- 长程依赖建模：CNN通过卷积核的局部感受野捕捉信息，ViT通过自注意力直接建模全局像素依赖。
- 数据效率：在大规模数据集（如JFT-300M）上训练时，性能远超CNN（如ResNet），且随数据量增加提升更显著。
- 架构简洁：无需手动设计卷积核、池化层等组件，通用性更强。
- 示例代码（ViT图像分类）：
from transformers import ViTImageProcessor, ViTForImageClassification
from PIL import Image
processor = ViTImageProcessor.from_pretrained('google/vit-base-patch16-224')
model = ViTForImageClassification.from_pretrained('google/vit-base-patch16-224')
image = Image.open("cat.jpg")
inputs = processor(images=image, return_tensors='pt')
outputs = model(**inputs)
predicted_class_idx = outputs.logits.argmax(-1).item()
print(model.config.id2label[predicted_class_idx]) # 输出："tabby cat"59. 多模态Transformer（如CLIP、DALL·E）是如何融合文本和图像信息的？
CLIP（Contrastive Language-Image Pretraining）：
- 结构：包含文本Encoder（Transformer）和图像Encoder（ViT或CNN）。
- 融合方式：通过对比学习对齐文本和图像嵌入。具体来说，将文本和图像分别编码为同维度向量，训练目标是最大化匹配文本-图像对的相似度，最小化非匹配对的相似度。
- 应用：零样本分类（用文本描述类别，与图像嵌入比对）。
DALL·E：
- 结构：文本Encoder（Transformer）+ 图像Decoder（自回归Transformer）。
- 融合方式：文本Encoder将文本编码为潜在向量，图像Decoder以该向量为条件，自回归生成图像的像素序列（或VQ-VAE的潜在码）。
- 应用：文本到图像生成（如“a cat wearing a hat”生成对应图像）。
核心融合机制：
- 共享嵌入空间：文本和图像映射到同一向量空间，通过相似度计算或条件生成实现跨模态关联。
- 跨注意力：部分模型（如FLAVA）在Encoder中加入文本-图像交叉注意力，直接建模模态间依赖。
60. 轻量级Transformer模型（如DistilBERT、MobileBERT）的设计思路是什么？
设计思路：在保持性能接近原始模型的前提下，通过压缩参数和优化结构降低计算成本，适合移动端或资源受限场景。
具体方法（以DistilBERT和MobileBERT为例）：
DistilBERT：
- 知识蒸馏：用BERT作为教师模型，训练小模型（6层Encoder，原始BERT为12层）模仿其输出分布。
- 移除Token Type Embedding和NSP任务，保留MLM任务。
- 参数量减少40%，速度提升60%，性能保留95%。
MobileBERT：
- 瓶颈结构：将Transformer层拆分为“扩展层”（高维度，捕捉复杂特征）和“压缩层”（低维度，减少计算），类似MobileNet的深度可分离卷积。
- 注意力优化：用低秩矩阵近似注意力权重，减少计算量。
- 预训练优化：使用更大batch size和蒸馏策略，确保小模型性能。
通用策略：
- 减少层数、隐藏维度或注意力头数。
- 知识蒸馏（利用大模型指导小模型训练）。
- 结构重参数化（如低秩分解、共享参数）。
- 移除冗余组件（如特定任务的嵌入或层）。
二、120道Transformer面试题目录列表
| 文章序号 | Transformer 120道 |
|---|---|
| 1 | Transformer面试题及详细答案120道（01-10） |
| 2 | Transformer面试题及详细答案120道（11-20） |
| 3 | Transformer面试题及详细答案120道（21-30） |
| 4 | Transformer面试题及详细答案120道（31-40） |
| 5 | Transformer面试题及详细答案120道（41-50） |
| 6 | Transformer面试题及详细答案120道（51-60） |
| 7 | Transformer面试题及详细答案120道（61-70） |
| 8 | Transformer面试题及详细答案120道（71-80） |
| 9 | Transformer面试题及详细答案120道（81-90） |
| 10 | Transformer面试题及详细答案120道（91-100） |
| 11 | Transformer面试题及详细答案120道（101-110） |
| 12 | Transformer面试题及详细答案120道（111-120） |
