【收藏必学】一文搞懂Transformer三大架构：仅编码器、仅解码器和编码器-解码器模型，从BERT到GPT入门指南

文章详解了Transformer架构的三大类型：仅编码器模型（如BERT）通过双向自注意力理解文本，适用于分类和问答；仅解码器模型（如GPT）使用单向自注意力生成文本，适用于创作和对话；编码器-解码器模型（如T5）结合两者优势，擅长序列转换任务如机器翻译。理解这三种架构差异是掌握现代AI语言模型的关键。

大模型玩家

753人浏览 · 2025-11-27 11:31:23

大模型玩家 · 2025-11-27 11:31:23 发布

在自然语言处理（NLP）领域，Transformer 架构及其衍生模型彻底改变了我们处理文本数据的方式。根据其核心组件（编码器和解码器）的不同组合，我们可以将主流模型分为三大类：仅编码器模型（Encoder-Only）、仅解码器模型（Decoder-Only） 和 编码器-解码器模型（Encoder-Decoder）。理解它们的架构差异，是掌握现代 AI 语言模型的关键。

1. 仅编码器模型 (Encoder-Only Models)

仅编码器模型，如 BERT（Bidirectional Encoder Representations from Transformers），专注于对输入序列进行深度理解和特征提取。

核心工作流程：

输入分词 (Input Tokenized)：将原始文本转化为模型可以处理的 token 序列。
双向流 (Bidirectional Flow) 与上下文捕获 (Context Captured)：这是仅编码器模型的标志性特征。它使用双向自注意力机制 (Bidirectional Self-Attention)，使得模型在处理一个 token 时，能同时考虑其**左侧（之前）和右侧（之后）**的所有上下文信息。
构建词嵌入 (Build Embeddings)：通过多层编码器，将 token 序列转化为富有语义信息的嵌入向量 (Embeddings)。
学习模式 (Learn Patterns)：编码器层层递进地学习输入文本的复杂模式和语法结构。
输出表示 (Output Representations)：最终为每个输入 token 生成一个上下文相关的向量表示。

特点与应用：

特点：强大的双向上下文理解能力，输出的是对输入文本的深刻理解，而非生成新的文本。
适用任务：适用于需要深入理解输入文本内容的任务，如：

分类：情感分析、文本分类。
序列标注：命名实体识别（NER）。
问答：抽取式问答（从文本中提取答案）。
搜索与匹配：语义检索。

2. 仅解码器模型 (Decoder-Only Models)

仅解码器模型，如 GPT（Generative Pre-trained Transformer），专注于自回归式文本生成，是目前大型语言模型 (LLM) 的主流架构。

核心工作流程：

Token 输入 (Token Input)：接收初始的 token（如提示词）。
因果掩码 (Causal Masking)：这是仅解码器模型的关键。它通过单向自注意力 (Self-Attend)，确保模型在预测当前 token 时，只能看到它前面的 token（即左侧上下文），而不能看到它后面的 token。这模拟了人类逐步阅读和写作的过程。
逐步预测 (Stepwise Prediction)：模型基于已有的序列预测下一个 token (Next-token)。
序列延续 (Sequence Continuation)：将新生成的 token 加回输入序列，作为下一步预测的上下文。
生成文本 (Generate Text)：重复上述过程，直到生成停止标志或达到预设长度。

特点与应用：

特点：擅长自回归式生成，每次只生成一个 token，天生适合处理生成类任务。
适用任务：适用于需要从头开始创作新文本的任务，如：

文本生成：文章撰写、故事创作、代码生成。
对话：聊天机器人、人机交互。
摘要：生成式摘要。
零样本/少样本学习 (Zero/Few-shot Learning)：通过提示词 (Prompt) 来执行各种任务。

3. 编码器-解码器模型 (Encoder-Decoder Models)

编码器-解码器模型是 Transformer 的原始架构，擅长处理序列到序列 (Seq2Seq) 的转换任务。

核心工作流程：

编码输入 (Encode Input)：编码器接收输入序列（例如，源语言的句子），并使用自注意力机制对其进行双向处理，提取所有上下文特征。
构建潜在表示 (Build Latent) 与传递特征 (Pass Features)：编码器将输入序列压缩成一个中间语义表示 (Latent Representation) 或上下文向量。
解码输出 (Decode Output)：解码器接收编码器的输出，并以自回归方式逐步生成目标序列（例如，目标语言的翻译句子）。
交叉注意力 (Cross-Attention)：这是关键步骤。解码器的每一步生成，都会使用交叉注意力机制来关注（或“桥接”）编码器提供的上下文向量。这确保了生成的目标序列与输入的源序列在语义上是对应的。
序列生成 (Sequence generation) 与最终产出 (Produce final)：解码器结合其自身的自注意力（因果掩码）和对编码器输出的交叉注意力，最终生成完整的转换结果。

特点与应用：

特点：强大的映射能力，能够将一个序列高效地转换成另一个序列。
适用任务：适用于输入和输出都是序列，且序列之间存在映射关系的转换任务，如：

机器翻译：将一种语言翻译成另一种语言。
抽象式摘要：生成比原文更短、更精炼的摘要。
文本风格转换：将文本从一种风格（如正式）转换为另一种风格（如口语）。

总结对比

模型类别	核心代表	关键机制	信息流	典型任务
仅编码器	BERT	双向自注意力	双向（同时看左右）	理解、分类、抽取式问答
仅解码器	GPT	因果掩码（单向）	单向（只看左侧）	文本生成、对话、创意写作
编码器-解码器	T5, BART	编码器双向 + 交叉注意力	序列到序列映射	机器翻译、抽象式摘要