• 《动手学深度学习 Pytorch版》 8.6 循环神经网络的简洁实现


    import torch
    from torch import nn
    from torch.nn import functional as F
    from d2l import torch as d2l
    
    batch_size, num_steps = 32, 35
    train_iter, vocab = d2l.load_data_time_machine(batch_size, num_steps)
    
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    8.6.1 定义模型

    num_hiddens = 256
    rnn_layer = nn.RNN(len(vocab), num_hiddens)
    
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    state = torch.zeros((1, batch_size, num_hiddens))
    state.shape  # (隐藏层数,批量大小,隐藏单元数)
    
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    torch.Size([1, 32, 256])
    
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    通过一个隐状态和一个输入可以用更新后的隐状态计算输出。

    需要强调的是,rnn_layer的“输出”(Y)不涉及输出层的计算:它是指每个时间步的隐状态,这些隐状态可以用作后续输出层的输入。

    X = torch.rand(size=(num_steps, batch_size, len(vocab)))
    Y, state_new = rnn_layer(X, state)
    Y.shape, state_new.shape
    
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    (torch.Size([35, 32, 256]), torch.Size([1, 32, 256]))
    
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    #@save
    class RNNModel(nn.Module):
        """循环神经网络模型"""
        def __init__(self, rnn_layer, vocab_size, **kwargs):
            super(RNNModel, self).__init__(**kwargs)
            self.rnn = rnn_layer
            self.vocab_size = vocab_size
            self.num_hiddens = self.rnn.hidden_size
            # 如果RNN是双向的(之后将介绍),num_directions应该是2,否则应该是1
            if not self.rnn.bidirectional:
                self.num_directions = 1
                self.linear = nn.Linear(self.num_hiddens, self.vocab_size)
            else:
                self.num_directions = 2
                self.linear = nn.Linear(self.num_hiddens * 2, self.vocab_size)
    
        def forward(self, inputs, state):
            X = F.one_hot(inputs.T.long(), self.vocab_size)
            X = X.to(torch.float32)
            Y, state = self.rnn(X, state)
            # 全连接层首先将Y的形状改为(时间步数*批量大小,隐藏单元数)
            # 它的输出形状是(时间步数*批量大小,词表大小)。
            output = self.linear(Y.reshape((-1, Y.shape[-1])))
            return output, state
    
        def begin_state(self, device, batch_size=1):
            if not isinstance(self.rnn, nn.LSTM):
                # nn.GRU以张量作为隐状态
                return  torch.zeros((self.num_directions * self.rnn.num_layers,
                                     batch_size, self.num_hiddens),
                                    device=device)
            else:
                # nn.LSTM以元组作为隐状态
                return (torch.zeros((
                    self.num_directions * self.rnn.num_layers,
                    batch_size, self.num_hiddens), device=device),
                        torch.zeros((
                            self.num_directions * self.rnn.num_layers,
                            batch_size, self.num_hiddens), device=device))
    
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    8.6.2 训练与预测

    device = d2l.try_gpu()
    net = RNNModel(rnn_layer, vocab_size=len(vocab))
    net = net.to(device)
    d2l.predict_ch8('time traveller', 10, net, vocab, device)
    
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    'time travellerffffffffff'
    
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    num_epochs, lr = 500, 1
    d2l.train_ch8(net, train_iter, vocab, lr, num_epochs, device)  # 比自己写的跑得快
    
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    perplexity 1.3, 213489.4 tokens/sec on cuda:0
    time traveller held in his han so withtre scon the thin one mige
    travellericho for the prof read haly and hes it nople hat d
    
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    在这里插入图片描述

    练习

    (1)尝试使用高级API,能使循环神经网络模型过拟合吗?

    略。


    (2)如果在循环神经网络模型中增加隐藏层的数量会发生什么?能使模型正常工作吗?

    num_hiddens1 = 1024
    rnn_layer1 = nn.RNN(len(vocab), num_hiddens1)
    
    net1 = RNNModel(rnn_layer1, vocab_size=len(vocab))
    net1 = net1.to(device)
    
    num_epochs, lr = 500, 1
    d2l.train_ch8(net1, train_iter, vocab, lr, num_epochs, device)  # 效果更好了,但是曲线没那么平滑了
    
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    perplexity 1.0, 97329.8 tokens/sec on cuda:0
    time travelleryou can show black is white by argument said filby
    travelleryou can show black is white by argument said filby
    
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    在这里插入图片描述


    (3)尝试使用循环神经网络实现 8.1 节的自回归模型。

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/qq_43941037/article/details/133834109