论文Sequential Short-Text Classification with Recurrent and Convolutional Neural Networks 的实验部分

本文探讨了通过逐一调整超参数的方法来优化模型性能的过程。实验表明,在短文本表示级合并序列信息更为有效,能够显著提升模型表现。此外,还对比了模型结果与当前先进技术的表现。

使用的基本模型结构:

结果和讨论

为了找到有效的超参数,我们每次只改变一个超参数,同时保持其他固定。表2显示我们的超参数选择。

我们对DSTC4,用谷歌新闻的word2vec预训练的300维的词向量初始化词向量。对MRDA和SwDA,用Glove和Twitter预训练的200维的词向量。因为这些选择能够在公开可达的word2vec,Glove,SENNA和RNNLM词向量上产生最好的结果。

对短文本和分类表示的原始尺寸d1和d2的影响在表3中呈现,用于LSTM和CNN模型。在两个模型中,增加d1的同时保持d2=0,能将性能提高1.3-4.2个百分点。相反,增加d2保持d1=0能产生更好的结果,但是性能增加的不是那么明显:在短文本表示级合并序列信息比在类别表示级更有效。

在短文本表示级和分类表示级使用序列信息在大多数情况下都不会有所帮助,甚至还可能会降低性能。我们假设短文本表示比分类表示包含更丰富和普遍的信息。因为前者维度更高。分类表示可能较短文本表示不会传达额外的信息,并且可能从前面错误的分类中传播错误。

表4是我们的结果和一些先进结果的比较。在总体上,我们的模型展现了可比的结果,然而不需要人工设计的特征。严格的比较很难绘制,比如文本预处理的许多重要细节,训练/验证/测试集可能不同,尽管训练过程中一部分的随机性,许多研究的执行失败了好几次,例如权重初始化。

展示的是在验证集上有最高精度时测试集上运行的结果。


### 卷积递归神经网络 (CRNN) 概念 卷积递归神经网络(Convolutional Recurrent Neural Network, CRNN)是一种混合型深度学习框架,它结合了卷积神经网络(CNN)的空间特征提取能力和递归神经网络(RNN)的时间序列处理能力。这种架构特别适用于既具有空间结构又存在时间依赖性的复杂数据集。 #### 结构特点 CRNN 的典型结构由三部分组成: 1. **前端卷积层** - 使用多层卷积操作来捕捉输入数据中的局部模式和层次化特征[^1]。 2. **中间循环层** - 将经过卷积变换后的特征图作为输入传递给 RNN 或其变体 LSTM/GRU 层,在这里进行序列建模以理解不同时间步之间的关系。 3. **末端全连接层或其他输出模块** - 负责最终的任务决策,比如分类或回归预测。对于某些特定任务还可以采用 CTC (Connectionist Temporal Classification) 或者 Seq2Seq 加 Attention 机制来进行优化[^2]。 ```python import torch.nn as nn class CRNN(nn.Module): def __init__(self, num_classes=10): super(CRNN, self).__init__() # 定义卷积层 self.cnn = nn.Sequential( nn.Conv2d(in_channels=1, out_channels=64, kernel_size=(3, 3), padding=1), nn.ReLU(), nn.MaxPool2d(kernel_size=(2, 2)), nn.Conv2d(in_channels=64, out_channels=128, kernel_size=(3, 3), padding=1), nn.ReLU(), nn.MaxPool2d(kernel_size=(2, 2)) ) # 定义循环层 self.rnn = nn.LSTM(input_size=128*7*7, hidden_size=512, batch_first=True) # 输出层 self.fc = nn.Linear(512, num_classes) def forward(self, x): cnn_out = self.cnn(x).view(-1, 128 * 7 * 7) rnn_out, _ = self.rnn(cnn_out.unsqueeze(1))[-1] output = self.fc(rnn_out.squeeze()) return output ``` #### 应用场景 - **语音识别**:通过 MFCC 特征表示的心音信号可以通过 CRNN 进行有效分类,其中 CNN 提取音频帧内的频谱特性而 RNN 则负责捕捉跨帧间的动态变化趋势。 - **手写文字识别**:利用图像形式呈现的文字样本能够借助于该模型完成字符级别的转录工作;此时 CNN 主要关注笔画形态学属性,而 RNN 可帮助解析书写顺序逻辑。 - **视频动作检测**:针对连续帧组成的视觉流媒体资料实施行为分析时,先经由 CNN 获取每一时刻的画面信息再交予 RNN 来跟踪随时间演变的动作轨迹[^3]。
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