• 【动手学深度学习-Pytorch版】长短期记忆网络LSTM


    LSTM参数说明以及网络架构图

    PS:时间仓促,有空补充内容~
    在这里插入图片描述

    LSTM从零开始实现

    """
    遗忘门:相当于一个橡皮擦,决定保留昨天的哪些信息
    输入门:相当于一个铅笔,再次根据昨天的记忆和今天的输入决定保留哪些信息
    输出门:用于控制记忆细胞更新时所使用的输入信息
    """
    import torch
    from torch import nn, normal
    from d2l import  torch as d2l
    batch_size,num_steps = 32,35
    train_iter,vocab = d2l.load_data_time_machine(batch_size,num_steps)
    # 初始化模型参数
    def get_lstm_params(vocab_size, num_hiddens, device):
        num_inputs = num_outputs = vocab_size
    
        def normal(shape):
            return torch.randn(size=shape, device=device)*0.01
    
        def three():
            return (normal((num_inputs, num_hiddens)),
                    normal((num_hiddens, num_hiddens)),
                    torch.zeros(num_hiddens, device=device))
    
        W_xi, W_hi, b_i = three()  # 输入门参数
        W_xf, W_hf, b_f = three()  # 遗忘门参数
        W_xo, W_ho, b_o = three()  # 输出门参数
        W_xc, W_hc, b_c = three()  # 候选记忆元参数
        # 输出层参数
        W_hq = normal((num_hiddens, num_outputs))
        b_q = torch.zeros(num_outputs, device=device)
        # 附加梯度
        params = [W_xi, W_hi, b_i, W_xf, W_hf, b_f, W_xo, W_ho, b_o, W_xc, W_hc,
                  b_c, W_hq, b_q]
        for param in params:
            param.requires_grad_(True)
        return params
    # 定义模型
    """在初始化函数中, 长短期记忆网络的隐状态需要返回一个额外的记忆元,
    单元的值为0,形状为(批量大小,隐藏单元数)。 因此,我们得到以下的状态初始化。"""
    def init_lstm_state(batch_size,num_hiddens,device):
        return (torch.zeros((batch_size,num_hiddens),device=device),
                torch.zeros((batch_size,num_hiddens),device=device))
    def lstm(inputs,state,params):
        [W_xi,W_hi,b_i,W_xf,W_hf,b_f,W_xo,W_ho,b_o,W_xc,W_hc,b_c,W_hq,b_q] = params
        (H,C) = state
        outputs = []
        for X in inputs:
            I = torch.sigmoid((X@W_xi) + (H@W_hi) + b_i)
            F = torch.sigmoid((X@W_xf) + (H@W_hf) + b_f)
            O = torch.sigmoid((X@W_xo) + (H@W_ho) + b_o)
            C_tilda = torch.tanh((X@W_xc) + (H@W_hc) + b_c)
            C =  F * C + I * C_tilda
            H = O * torch.tanh(C)
            Y = (H @ W_hq) + b_q
            outputs.append(Y)
        return torch.cat(outputs,dim=0),(H,C)
    
    # 训练和预测
    vocab_size, num_hiddens, device = len(vocab), 256, d2l.try_gpu()
    num_epochs, lr = 500, 1
    model = d2l.RNNModelScratch(len(vocab), num_hiddens, device, get_lstm_params,
                                init_lstm_state, lstm)
    d2l.train_ch8(model, train_iter, vocab, lr, num_epochs, device)
    
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    LSTM的简洁实现

    import torch
    from torch import nn, normal
    from d2l import  torch as d2l
    batch_size,num_steps = 32,35
    train_iter,vocab = d2l.load_data_time_machine(batch_size,num_steps)
    
    
    # 训练和预测
    vocab_size, num_hiddens, device = len(vocab), 256, d2l.try_gpu()
    num_epochs, lr = 500, 1
    
    num_inputs = vocab_size
    lstm_layer = nn.LSTM(num_inputs, num_hiddens)
    model = d2l.RNNModel(lstm_layer, len(vocab))
    model = model.to(device)
    
    d2l.train_ch8(model, train_iter, vocab, lr, num_epochs, device)
    
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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/qq_43858783/article/details/133052008