在深度学习中,特别是在 Transformer 模型和注意力机制(Attention Mechanism)中,`attn_mask`(注意力掩码)是一个用于控制注意力计算的张量。它决定了在计算注意力分数时,哪些位置应该被关注,哪些位置应该被忽略。`attn_mask` 的形状和值会直接影响模型的行为。
结合你的问题和上下文(`text_to_video_synthesis_model.py` 和 `open_clip/transformer.py` 中的错误),我们来详细解释 `attn_mask` 形状为 `(1, 1)` 和 `(77, 77)` 的含义,以及它们在当前场景下的意义。
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### 1. `attn_mask` 的作用
在 Transformer 的多头注意力机制中,注意力分数是通过查询(Query)、键(Key)和值(Value)计算的,公式如下:
\[ \text{Attention}(Q, K, V) = \text{softmax}\left(\frac{QK^T}{\sqrt{d_k}}\right)V \]
- \( QK^T \) 是一个形状为 `(batch_size, seq_len, seq_len)` 的矩阵,表示每个查询与所有键的相似度得分。
- `attn_mask` 是一个与 \( QK^T \) 形状相同的张量(或广播后兼容的形状),用于在计算 `softmax` 前对某些位置的得分进行屏蔽。
- 屏蔽的方式通常是将不需要关注的位置设置为负无穷(`-inf`),这样在 `softmax` 后这些位置的权重接近于 0,从而忽略它们。
`attn_mask` 的常见用途包括:
- **因果掩码(Causal Mask)**:在自回归模型(如 GPT)中,确保当前 token 只能关注之前的 token。
- **填充掩码(Padding Mask)**:在处理变长序列时,屏蔽填充(padding)位置。
- **自定义掩码**:根据任务需求,控制特定的注意力模式。
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### 2. `attn_mask` 形状为 `(1, 1)` 的含义
当 `attn_mask` 的形状为 `(1, 1)` 时,它通常表示以下几种情况:
- **广播到所有位置**:
- 在 PyTorch 的多头注意力实现中(`torch.nn.functional.multi_head_attention_forward`),`attn_mask` 的形状可以被广播到 `(batch_size, seq_len, seq_len)`。
- 形状 `(1, 1)` 表示一个标量掩码,广播后对所有 batch 和所有 token 位置应用相同的掩码值。
- 例如,如果 `attn_mask = torch.ones(1, 1)`,表示不屏蔽任何位置(所有位置都可以被关注)。如果 `attn_mask = torch.tensor([[-inf]])`,表示屏蔽所有位置。
- **无特定掩码需求**:
- 在某些场景下,模型可能不需要复杂的注意力屏蔽(例如,没有 padding 或因果关系)。
- `(1, 1)` 是最简单的掩码形状,表明注意力计算可以自由进行,不需要额外的屏蔽逻辑。
- 在你的错误中,`open_clip` 的注意力模块期望 `attn_mask` 为 `(1, 1)`,可能因为:
- 当前推理场景处理的是单批次数据(`batch_size=1`)。
- 模型假设输入序列不需要特定的注意力屏蔽(例如,固定长度或没有 padding)。
- **上下文中的意义**:
- 在 `open_clip/transformer.py` 中,`attn_mask` 被传递到 `torch.nn.functional.multi_head_attention_forward`,期望形状为 `(1, 1)`,表示当前注意力计算不需要复杂的掩码,可能只处理单个 token 或广播到整个序列。
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### 3. `attn_mask` 形状为 `(77, 77)` 的含义
当 `attn_mask` 的形状为 `(77, 77)` 时,它表示以下情况:
- **序列长度为 77 的掩码**:
- `(77, 77)` 的形状对应于一个序列长度为 77 的注意力掩码矩阵。
- 在 Transformer 中,`attn_mask[i, j]` 控制第 `i` 个 token 是否可以关注第 `j` 个 token。
- 例如:
- 如果 `attn_mask[i, j] = 0`,表示允许关注。
- 如果 `attn_mask[i, j] = -inf`,表示屏蔽(不关注)。
- **CLIP 模型的文本处理**:
- 在你的代码中(`text_to_video_synthesis_model.py`),`self.model.attn_mask` 形状为 `(77, 77)`,这与 CLIP 模型的文本分词长度有关。
- CLIP(如 `open_clip`)通常将文本分词为最多 77 个 token(包括 `[CLS]` 和 `[EOS]` 等特殊 token)。
- `attn_mask` 形状为 `(77, 77)` 表示它是为最大序列长度 77 设计的掩码,可能用于:
- 屏蔽 padding token(对于短文本,填充部分被屏蔽)。
- 实现因果注意力(在某些 CLIP 变体中,可能限制 token 只能关注之前的 token)。
- **上下文中的问题**:
- 在 `encode_with_transformer` 中,`self.model.attn_mask` 被传递到 `text_transformer_forward`,最终到达 `open_clip` 的注意力模块。
- `open_clip` 的实现期望 `attn_mask` 为 `(1, 1)`,但 `modelscope` 提供了 `(77, 77)`,导致形状不匹配。
- 这可能是因为:
- `modelscope` 的 `text-to-video-synthesis` 模型假设 CLIP 的注意力需要 `(77, 77)` 掩码(可能是从预训练模型继承)。
- `open_clip` 的注意力实现未正确处理 `(77, 77)` 掩码,或者当前推理场景不需要如此复杂的掩码。
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### 4. 为什么会报错?
从错误日志来看:
```
RuntimeError: The shape of the 2D attn_mask is torch.Size([77, 77]), but should be (1, 1).
```
- **期望 `(1, 1)`**:
- `open_clip/transformer.py` 中的注意力模块(`torch.nn.functional.multi_head_attention_forward`)期望 `attn_mask` 为 `(1, 1)`,可能是因为:
- 当前处理的是单批次数据(`batch_size=1`)。
- 模型配置或推理逻辑假设不需要复杂的注意力屏蔽。
- `open_clip` 的实现可能简化了掩码处理,期望广播形状 `(1, 1)`。
- **实际提供 `(77, 77)`**:
- `modelscope` 的 `text_to_video_synthesis_model.py` 中,`self.model.attn_mask` 被初始化为 `(77, 77)`,可能是为 CLIP 的最大 token 长度 77 设计的。
- 这个掩码被错误地传递到 `open_clip`,导致形状不匹配。
- **潜在原因**:
- `modelscope` 和 `open_clip` 的版本或配置不完全兼容。
- `self.model.attn_mask` 的初始化未根据推理场景动态调整。
- 输入文本的 tokenization 逻辑导致掩码形状未正确适配。
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### 5. 解决方法(结合你的上下文)
你已经在 `text_to_video_synthesis_model.py` 中修复了设备问题(`self.device = torch.device('cpu')`),现在需要解决 `attn_mask` 形状问题。以下是具体步骤:
#### 方法1:强制 `attn_mask` 为 `(1, 1)`
在 `text_transformer_forward` 方法中,设置 `attn_mask` 为 `(1, 1)`,以满足 `open_clip` 的期望。
1. **编辑文件**:
```bash
nano /usr/local/lib/python3.8/dist-packages/modelscope/models/multi_modal/video_synthesis/text_to_video_synthesis_model.py
```
2. **修改 `text_transformer_forward`**:
找到:
```python
def text_transformer_forward(self, x: torch.Tensor, attn_mask=None):
for i, r in enumerate(self.model.transformer.resblocks):
if i == len(self.model.transformer.resblocks) - self.layer_idx:
break
x = r(x, attn_mask=attn_mask)
return x
```
修改为:
```python
def text_transformer_forward(self, x: torch.Tensor, attn_mask=None):
attn_mask = torch.ones(1, 1).to(x.device) # 强制 attn_mask 为 (1, 1)
for i, r in enumerate(self.model.transformer.resblocks):
if i == len(self.model.transformer.resblocks) - self.layer_idx:
break
x = r(x, attn_mask=attn_mask)
return x
```
3. **保存并运行**:
```bash
python text-to-video.py
```
#### 方法2:禁用 `attn_mask`
如果模型不需要掩码,传递 `attn_mask=None`。
1. **编辑文件**:
```bash
nano /usr/local/lib/python3.8/dist-packages/modelscope/models/multi_modal/video_synthesis/text_to_video_synthesis_model.py
```
2. **修改 `encode_with_transformer`**:
找到:
```python
x = self.text_transformer_forward(x, attn_mask=self.model.attn_mask)
```
替换为:
```python
x = self.text_transformer_forward(x, attn_mask=None)
```
3. **保存并运行**:
```bash
python text-to-video.py
```
#### 方法3:调整 `attn_mask` 初始化
修改 `self.model.attn_mask` 的初始化。
1. **查找 `attn_mask` 初始化**:
```bash
grep -n "attn_mask" /usr/local/lib/python3.8/dist-packages/modelscope/models/multi_modal/video_synthesis/text_to_video_synthesis_model.py
```
2. **编辑文件**:
```bash
nano /usr/local/lib/python3.8/dist-packages/modelscope/models/multi_modal/video_synthesis/text_to_video_synthesis_model.py
```
3. **修改初始化**:
找到类似:
```python
self.model.attn_mask = torch.ones(77, 77)
```
替换为:
```python
self.model.attn_mask = torch.ones(1, 1)
```
4. **保存并运行**:
```bash
python text-to-video.py
```
#### 方法4:调试 `attn_mask` 和 `tokens`
添加打印,检查 `attn_mask` 和输入 `tokens`。
1. **编辑文件**:
```bash
nano /usr/local/lib/python3.8/dist-packages/modelscope/models/multi_modal/video_synthesis/text_to_video_synthesis_model.py
```
2. **修改 `encode_with_transformer`**:
在:
```python
x = self.text_transformer_forward(x, attn_mask=self.model.attn_mask)
```
前添加:
```python
print(f"Input text shape: {text.shape}, attn_mask shape: {self.model.attn_mask.shape}")
```
3. **运行并检查**:
```bash
python text-to-video.py
```
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### 6. 总结 `(1, 1)` 和 `(77, 77)` 的区别
- **`(1, 1)`**:
- 表示最简单的注意力掩码,广播到所有 batch 和 token 位置。
- 通常用于不需要复杂屏蔽的场景(例如,单批次、固定长度、或无 padding)。
- 在你的错误中,`open_clip` 期望这种形状,说明其注意力模块可能简化了掩码处理。
- **`(77, 77)`**:
- 表示为序列长度 77 设计的掩码,常见于 CLIP 模型,处理最大 77 个 token 的文本。
- 每个元素控制特定 token 之间的注意力关系(例如,屏蔽 padding 或实现因果注意力)。
- 在 `modelscope` 中,`self.model.attn_mask` 使用此形状,但与 `open_clip` 的期望不符。
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### 推荐步骤
1. **优先**:方法1(在 `text_transformer_forward` 中强制 `attn_mask` 为 `(1, 1)`)。
2. 尝试方法2(禁用 `attn_mask`)。
3. 添加调试打印(方法4),确认 `attn_mask` 和 `text` 形状。
4. 检查 `attn_mask` 初始化(方法3)。
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### 下一步
请提供:
- 调试打印日志(如果使用了方法4)。
- `grep -n "attn_mask" /usr/local/lib/python3.8/dist-packages/modelscope/models/multi_modal/video_synthesis/text_to_video_synthesis_model.py` 输出。
- `modelscope` 和 `open_clip` 版本:
```bash
pip show modelscope open-clip-torch
```
- 最新错误日志(如果有)。
我可以进一步协助!