如何最简单、通俗地理解LSTM?

TensorFlow入门(五)多层 LSTM 通俗易懂版 欢迎转载,但请务必注明原文出处及作者信息。@author: huangyongye @creat_date: 2017-03-09 前言: 根据我本人学习 TensorFlow 实现 LSTM 的经历,发现网上虽然也有不少教程,其中很多都是根据官方给出的例子,用多层 LSTM 来实现 PTBModel 语言模型,比如: tensorflow笔记:多层LSTM代码分析 但是感觉这些例子还 阅读详情

一、LSTM核心思想

  • LSTM是一种RNN模型
  • LSTM是对简单循环神经网络的改进
  • LSTM可以避免梯度消失的问题,可以有更长的记忆

1.1 Conveyor Belt(传输带)

  • 传输带记为向量Ct:过去的信息通过传输带直接送到下一个时刻,不会发生太大的变化。
  • LSTM就是靠传输带来避免梯度消失的问题

二、LSTM分布指南

2.1 Forget Gate(遗忘门)

  • 遗忘门有两部门组成;
  • 输入的Sigmoid函数是一个向量a,Sigmoid对向量a中的每一个元素都进行压缩,压缩在(0,1)之间的范围
  • Elementwise multiplication:两个矩阵对应位置元素进行乘积

遗忘门(ft):一个向量,有选择的让传输带C的值通过。

  • 假如f的一个元素为0,,则C对应的元素就不能通过,对应的输出为0。
  • 假如f的一个元素为1,,则C对应的元素全部通过,对应的输出为C本身。

参数矩阵Wf ,需要通过反向传播从训练数据中学习。

2.2 Input Gate(输入门)

输入门(it):更新传输带的值

参数矩阵Wi ,需要通过反向传播从训练数据中学习。

2.3 New value(新的值)

New value:将值添加到传输带上

2.4 Output gate(输出门)

输出门(Ot):

三、LSTM: Number of Parameters(参数数量)

有4个参数矩阵,每个参数矩阵

  • 行:shape(h)
  • 列:shape(h)+ shape(x)

LSTM参数数量(没有统计截距)

  • 4×shape(h)× [ shape(h)+ shape(x) ]

四、LSTM for IMDB Review

 # 设置超参数
 vocabulary = 10000   # 词典里面有10000个词汇
 embedding_dim=32     # shape(x)=32,词向量x的维度为32
 word_num = 500       # 每个电影评论有500个单词,如果超过500个单词,就会被截掉;如果不到500,就会补够。
 state_dim =32        # shape(h) = 32,状态向量h的维度为32
 ​
 ​
 # 开始搭建网络
 model = Sequential()     # 建立Sequential()模型
 # 往model里面加层,Embedding层,把词映射成向量
 model.add(Embedding(vocabulary,embedding_dim,input_length=word_num))
 # 需要指定状态向量h的维度,设置RNN层的return_sequences=False,表示RNN只输出最后一个状态向量h,把之前的状态向量舍去
 model.add(LSTM(state_dim,return_sequences=False))
 # 全连接层,输入RNN的最后一个状态h,输出0-1之间的数
 model.add(Dense(1, activation="sigmoid"))
 ​
 model.summary()

五、Summary(总结)

  • LSTM uses a "conveyor belt"to get longer memory than SimpleRNN.
  • Each of the following blocks has a parameter matrix:
    • Forget gate(遗忘门)
    • Input gate (输入门)
    • New value (新的输入)
    • Output gate(输出门)
  • Number of parameters: 4 x shape (h) x [ shape (h) +shape (x) ].


    LSTM序列模型预测+人工智能学习路线图 资料包都整理打包好了 无偿拿走

Lstm通俗详解 Lstm通俗详解 LSTM因其特殊的网络结构,目前在序列建模中有非常大的优势,也算是序列建模的标配了(不考虑Self-Attention的情况下)。 RNN的局限性 对RNN有认识的人都知道RNN在训练的过程中会有长期依赖的问题,这是由于RNN模型在训练时会遇到梯度消失(大部分情况)或者梯度爆炸(很少,但对优化过程影响很大)的问题。对于梯度爆炸是很好解决的,可以使用梯度修剪(Gradien... 阅读详情

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