LSTM 及 GRU 介绍

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1、普通RNN

  处理序列数据的神经网络。

2、LSTM

  LSTM全名是long short-term memory 长短期记忆, 是一种特殊的RNN, 主要为了解决长序列训练过程中的梯度消失和梯度爆炸问题。

  相比普通RNN, LSTM能够在更长的序列中有更好的表现。

LSTM 内部主要有三个阶段:

(1) 忘记阶段;

  对上一个节点传进来的输入进行选择性忘记。"忘记不重要的, 记住重要的"。

通过忘记门控实现。

(2) 选择记忆阶段;

  将这个阶段的输入有选择地进行"记忆"。哪些重要则着重记录下来,哪些不重要则少记一些。

(3) 输出阶段。

3、总结

 

转载于:https://www.cnblogs.com/jianfeifeng/p/11119211.html

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### LSTMGRU技术原理 长短期记忆网络(LSTM)是一种特殊的循环神经网络(RNN),设计用来解决标准RNN在处理长期依赖时遇到的梯度消失或爆炸问题。LSTM通过引入一个称为细胞状态(cell state)的结构以及三个控制门——遗忘门、输入门输出门来实现这一点。这些门控机制允许模型学习到何时让信息通过,何时阻止信息传递,从而有效地管理长期依赖[^1]。 门控循环单元(GRU)是另一种改进型RNN,它简化了LSTM的设计,将遗忘门输入门合并为更新门,并且没有单独的细胞状态,而是直接修改隐藏状态。这种设计减少了参数数量,使得GRULSTM更简单,同时仍然能够处理长期依赖问题[^2]。 ### 应用场景 LSTMGRU广泛应用于需要处理序列数据的各种任务中,包括但不限于: - **自然语言处理**:如机器翻译、文本摘要、情感分析等。 - **语音识别**:将音频信号转换成文字。 - **时间序列预测**:例如股票价格预测或者天气预报。 - **视频分析**:理解视频中的动作或事件。 - **手写识别**:从图像中提取手写的文本内容。 由于它们能捕捉时间上的动态特征,这两种模型特别适合那些数据点之间存在时序关系的任务[^3]。 ### LSTM vs GRU 比较 | 特性 | LSTM | GRU | | --- | --- | --- | | 门控机制 | 遗忘门、输入门、输出门 | 更新门、重置门 | | 细胞状态 | 存在独立的细胞状态 | 不使用独立细胞状态,直接操作隐藏状态 | | 参数量 | 相对较多 | 较少 | | 计算复杂度 | 较高 | 较低 | | 实现难度 | 稍微复杂 | 更加简洁 | 尽管LSTM提供了更强的记忆保持能力,但GRU因其结构更为精简,在某些情况下可能更容易训练并且速度更快。选择哪一种通常取决于具体的应用需求以及实验结果的表现[^4]。 ```python # 示例:Keras 中 LSTM GRU 层的基本用法 from keras.models import Sequential from keras.layers import LSTM, GRU, Dense # 创建一个基于LSTM的模型 model_lstm = Sequential() model_lstm.add(LSTM(units=50, return_sequences=True, input_shape=(None, 1))) model_lstm.add(Dense(1)) # 创建一个基于GRU的模型 model_gru = Sequential() model_gru.add(GRU(units=50, return_sequences=True, input_shape=(None, 1))) model_gru.add(Dense(1)) ``` 以上代码展示了如何利用Keras库快速构建包含LSTMGRU层的简单神经网络模型。这可以作为进一步开发更复杂的序列建模项目的起点。
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