機器學習 李巨集毅 L36L37 RNN

2021-08-15 19:19:16 字數 1706 閱讀 7909

這裡介紹slot fillng,可以使用feedforward network。對於輸入的詞彙,可以採用1 of n編碼或者其他方式,輸入後,進行歸類操作。但是,由於網路沒有記憶力,所以對於前後語句有關聯的問題,很難解決。需要採用recurrent neural network。每一次hidden layer的輸出會被儲存,然後作為共同輸入進行網路操作。也就是說,輸入的順序會影響輸出的結果。

當然,rnn可以採用deep structure的形式。rnn可以採用hidden layer的值進行儲存而後續使用,稱為elman network,當然也可以採用output layer輸出值進行儲存,稱為jordan network。rnn可以採用雙向的形式,如下圖所示,其好處是rnn能夠接觸到的資料範圍既包括正向的資訊,也包括反向的資訊,因此其資訊利用率較高。

乙個較為廣泛的例子是lstm,long short-term memory,其memory形式較為常用。包含三個部分,首先是input gate,如果網路的一部分想要寫入memory,則需要通過input gate,該gate由signal control(scalar)進行控制,這個控制訊號同樣由網路的一部分進行控制,這些都是通過訓練資料學習得到。對於memory資料讀取,同樣也存在乙個output gate,決定其他網路是否可以從中讀取資料。第三個部分是forget gate,可以決定memory cell什麼時候檫除內部資料,進行format操作,這也是有網路其他部分決定的。因此,如下圖所示,可以認為lstm有四個輸入,乙個輸出。

更詳細的lstm如下圖所示,包含了輸入訊號z,輸入控制訊號zi,forget gate控制訊號zf,輸出控制訊號zg。一般的三個控制訊號多採用sigmoid function,值範圍為0~1,代表gate開啟的程度。

與神經網路的原形有所差異,lstm需要四個輸入,因此需要將輸入乘以不同的權重,作為各個輸入的情況,然後將lstm作為神經元進行訓練操作。

與rnn的關係是,可以將memroy cell裡面資料表示成乙個vector,表示為ct

−1c t−

1;而對於輸入資料,可以通過矩陣乘法轉換為四個向量,z,

zi,z

o,zf

z ,z

i,zo

,zf。

2023年2月8日

同樣可以採用gd進行訓練,對於rnn可以採用bptt進行引數更新。但是很多情況下,rnn的誤差曲線可能會出現不收斂的情況,其可能原因是程式出現bug或者是由於rnn的誤差曲線存在問題。如下圖所示,rnn的error su***ce很崎嶇,要麼非常平坦,要麼非常陡峭。這種特性來自於memory效應,由於具有記憶效應,因此對於輸入的一點變化,可能會造成 gradient explode或者gradient vanishing。

採用lstm進行訓練,可以解決gradient vanishing。lstm存在乙個forget gate,可以在適當時候將memory進行清空。

乙個較為有趣的模型為attention-based model,對於能夠操作reading head controller和writing head controller的情況,最終形成了neural turing machine。使用的場景包括reading comprehension。

deep learning能夠實現較好的功能。

二者可以結合,可以通過rnn進行預處理,然後進行structured learning。例如,語音處理可以如下圖處理,將二者進行結合。還可以進行semantic tagging,

2023年2月9日

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