rnn按時間展開 迴圈神經 絡 RNN 介紹

2021-10-12 18:12:52 字數 1841 閱讀 4414

什麼是rnn?

rnn的思想是利⽤序列化的資訊。在傳統的神經⽹絡中,我們假設所有輸⼊和輸出彼此獨⽴。 但對於 許多任務⽽⾔,這個假設有問題。例如你想**句⼦中的下⼀個單詞,就需要知道它前⾯有哪些單詞。 rnn被稱為迴圈,因為它對序列的每個元素執⾏相同的任務,並且基於先前的計算進⾏輸出。rnn的另 ⼀個優點是它具有「記憶」,它可以收集到⽬前為⽌已經計算的資訊。 理論上,rnn可以在任意⻓的序列 中使⽤資訊,但實際使⽤中僅僅往回記錄⼏步。這是典型的rnn的樣⼦:

這個圖是迴圈是迴圈神經⽹絡正向計算時按時間順序展開。這⾥展開意味著把完整的序列的⽹絡展示出 來。例如,如果我們關⼼的序列是5個單詞的句⼦,則⽹絡將展開為5層神經⽹絡,每個單詞⼀層。途中 的表示式解釋如下:

這⾥有⼏點需要注意:

rnn可以做什麼?

rnn在許多nlp任務中取得了巨⼤成功。 在這個領域最常⽤的rnn型別是lstm,它在捕獲⻓期依賴⽅ ⾯要⽐普通的rnn好得多。但不要擔⼼,lstm和rnn基本相同,它們只是採⽤不同的⽅式來計算隱藏 狀態。以下是rnp在nlp中的⼀些示例應⽤。

語⾔模型和⽣成⽂本

給定⼀個單詞的序列,我們想要根據給出的前⼀個詞**出下⼀個詞的概率。根據語⾔模型我們可以計 算句⼦的可能性,這是機器翻譯的重要輸⼊(因為概率⾼的句⼦通常是正確的)。能夠**下⼀個單詞 的副作⽤是我們得到⼀個⽣成模型,⽣成模型是的我們可以通過從輸出概率中抽樣來⽣成新⽂本。根據 我們的訓練資料,我們可以⽣成各種各樣的東⻄。在語⾔模型中,我們的輸⼊通常是⼀系列單詞(編碼 成one-hot),我們的輸出是**單詞的序列。在訓練⽹絡時,我們設定 ,因為我們希望 時 刻的輸出是下⼀個時刻的輸⼊。

機器翻譯

機器翻譯類似於語⾔模型,因為我們的輸⼊是源語⾔中的⼀系列單詞(例如德語)。我們希望輸出⽬標 語⾔的⼀系列單詞(例如英語)。關鍵的區別是只有輸⼊完整之後才會進⾏輸出,因為我們翻譯的句⼦ 的第⼀個單詞可能需要從完整的輸⼊序列中獲取資訊。

機器翻譯的rnn

語⾳識別 給定來⾃聲波的聲學訊號作為輸⼊序列,我們可以**⼀系列語⾳⽚段及其概率。 ⽣成影象描述 rnn作為模型的⼀部分與卷積神經⽹絡⼀起⽣成未標記影象的描述。

這個組合模型⾮常令⼈驚訝的,結 果很不錯。 組合模型甚⾄可以把⽣成的單詞與影象中找到的特徵對應起來。

lstm⽹絡現在⾮常流⾏,我們這⾥簡單的討論⼀下。 lstm與rnn基本架構師相同的,只不過它們使 ⽤不同的函式來計算隱藏狀態。lstm中的記憶單元稱為 ,可以把它們視為⿊框,將前⼀個狀態 和當前輸⼊ 作為輸⼊。這些單元在內部決定要保留什麼。 然後它們組合了先前的狀態,當前的 記憶和輸⼊。事實證明,這些單元在捕獲⻓期依賴⽅⾯⾮常有效。

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