深度学习 LSTM

本文介绍了深度学习中LSTM模型的应用,强调了神经网络处理单位为向量。通过load_data函数拆分数据集,时间步长设定为14。在train_model函数中构建模型并进行训练,使用SGD优化器,设置了验证集比例和批大小。每个epoch中,根据batchsize和样本数量计算迭代次数,解释了nsteps和diminput在LSTM中的含义。

  • 第一要明确的是神经网络所处理的单位全部都是:向量
  • 常规Recurrent (RNN/LSTM/GRU) 输入和输出:张量
输入张量形状:(time_steps, n_samples, dim_input)
输出张量形状:(time_steps, n_samples, dim_output)
注:同样是保留了Mini-batch gradient descent的训练方式,但不同之处在于多了time step这个维度。

作者:YJango
链接:https://www.zhihu.com/question/41949741/answer/124898736
来源:知乎
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### 关于深度学习LSTM的相关信息 #### LSTM简介 长短期记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)是一种特殊的循环神经网络(Recurrent Neural Network, RNN),能够有效捕捉长时间间隔的信息传递,解决了传统RNN难以处理的梯度消失问题。自1980年代被提出以来,LSTM在时间序列分析、自然语言处理等领域取得了显著成就[^2]。 #### LSTM工作原理 LSTM的核心在于其独特的结构设计——即所谓的“记忆细胞”。这种特殊的设计允许信息在网络内部持续流动而不易衰减。具体来说: - **输入门** 控制新信息进入细胞的程度; - **遗忘门** 决定哪些历史信息应该保留或丢弃; - **输出门** 负责筛选并决定最终输出的内容; 特别值得注意的是,在确定输出时,先经过Sigmoid函数判断哪一部分应当输出,再经由tanh函数调整范围至[-1,+1]之间,最后两者相乘得出实际输出值[^5]。 #### 应用场景 凭借强大的序列建模能力和优秀的长期依赖关系管理特性,LSTM不仅限于上述领域,在更多方面也有着广泛应用。无论是语音识别还是机器翻译任务,都能见到它的身影。此外,深层LSTM与多层RNN相结合的方式也被证明非常适用于特定类型的复杂数据分析任务[^1]。 #### 开发工具推荐 对于想要实践LSTM的学习者而言,选择合适的开发平台至关重要。当前最受欢迎的选择当属TensorFlow和PyTorch这两个框架。前者以其出色的稳定性和高效的分布式训练支持著称,后者则因灵活的数据流图机制而受到研究人员的喜爱[^4]。 ```python import torch.nn as nn class LSTMModel(nn.Module): def __init__(self, input_size=50, hidden_layer_size=100, output_size=1): super().__init__() self.hidden_layer_size = hidden_layer_size self.lstm = nn.LSTM(input_size, hidden_layer_size) self.linear = nn.Linear(hidden_layer_size, output_size) def forward(self, input_seq): lstm_out, _ = self.lstm(input_seq.view(len(input_seq), 1, -1)) predictions = self.linear(lstm_out.view(len(input_seq), -1)) return predictions[-1] ``` 此段代码展示了如何利用PyTorch构建一个简单的单向LSTM模型用于预测连续数值型目标变量的例子。
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