[deeplearning-015]一文理解rnn

2024-06-11 09:18

本文主要是介绍[deeplearning-015]一文理解rnn,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

1.参考文档 https://iamtrask.github.io/2015/11/15/anyone-can-code-lstm/

  前提,熟悉bp算法推导,熟悉bptt算法推导

2.py源码

#!/usr/bin/env python3#参考文献 https://iamtrask.github.io/2015/11/15/anyone-can-code-lstm/import copy, numpy as npnp.random.seed(0)# compute sigmoid nonlinearity
def sigmoid(x):output = 1 / (1 + np.exp(-x))return output# convert output of sigmoid function to its derivative
def sigmoid_output_to_derivative(output):return output * (1 - output)# training dataset generation
int2binary = {}#空字典
binary_dim = 8#=256
largest_number = pow(2, binary_dim)binary = np.unpackbits(np.array([range(largest_number)], dtype=np.uint8).T, axis = 1)
for i in range(largest_number):int2binary[i] = binary[i]# input variables
alpha = 0.1
input_dim = 2
hidden_dim = 16
output_dim = 1# initialize neural network weights
synapse_0 = 2 * np.random.random((input_dim, hidden_dim)) - 1 #把值调整到(-1,1)
synapse_1 = 2 * np.random.random((hidden_dim, output_dim)) - 1
synapse_h = 2 * np.random.random((hidden_dim, hidden_dim)) - 1
synapse_0_update = np.zeros_like(synapse_0)
synapse_1_update = np.zeros_like(synapse_1)
synapse_h_update = np.zeros_like(synapse_h)# 随机生成ab两个整数,c=a+b。将abc转成二进制,a和b的二进制是rnn的输入,c的二进制是目标值,训练rnn。# training logic
for j in range(50000):# generate a simple addition problem (a + b = c)a_int = np.random.randint(largest_number / 2)  # int versiona = int2binary[a_int]  # binary encodingb_int = np.random.randint(largest_number / 2)  # int versionb = int2binary[b_int]  # binary encoding# true answerc_int = a_int + b_intc = int2binary[c_int]# print(a_int, a, b_int, b,c_int,c)# exit(1)# where we'll store our best guess (binary encoded)d = np.zeros_like(c)overallError = 0#记录第二层的deta值layer_2_deltas = list()#记录第一层的输出值layer_1_values = list()layer_1_values.append(np.zeros(hidden_dim))# moving along the positions in the binary encodingfor position in range(binary_dim):# generate input and output# 从abc三个数的二进制的最低位开始,每次取一位,生成训练样本# print("\nposition=", position)# print("a=",a)# print("b=",b)# print("c=", c)#比如,取第一位的时候,X=[[1,0]],y=[[1]],是训练样本和目标值X = np.array([[a[binary_dim - position - 1], b[binary_dim - position - 1]]])y = np.array([[c[binary_dim - position - 1]]]).T# print('X=',X)# print('y=',y)# hidden layer (input ~+ prev_hidden)# 计算第一层的输出值:sigmoid里面有两个部分,分别是input*synapse_0和前次第一层输出值*synapse_h隐层layer_1 = sigmoid(np.dot(X, synapse_0) + np.dot(layer_1_values[-1], synapse_h))# output layer (new binary representation)#第二层输出就很直接了layer_2 = sigmoid(np.dot(layer_1, synapse_1))# did we miss?... if so, by how much?# 计算输出误差layer_2_error = y - layer_2#根据误差,计算第二层权重系数的deta,这个公式是对第二层微分求导得到的,熟悉BP算法的都清楚,不在叙述layer_2_deltas.append((layer_2_error) * sigmoid_output_to_derivative(layer_2))#计算绝对误差之和,以衡量8个位的总误差大小overallError += np.abs(layer_2_error[0])# decode estimate so we can print it out# 记录下 rnn对当前位的预测值d[binary_dim - position - 1] = np.round(layer_2[0][0])# store hidden layer so we can use it in the next timestep# 把本轮第一层的输出记录到layer_1_values,以备bptt使用。layer_1_values.append(copy.deepcopy(layer_1))#计算第一个隐层的deltafuture_layer_1_delta = np.zeros(hidden_dim)for position in range(binary_dim):#注意喽,X这一轮循环是从ab的二进制的高位开始往低位走的X = np.array([[a[position], b[position]]])#高位二进制是后计算的,因此其值在layer_1的尾部layer_1 = layer_1_values[-position - 1]prev_layer_1 = layer_1_values[-position - 2]# error at output layerlayer_2_delta = layer_2_deltas[-position - 1]# error at hidden layerlayer_1_delta = (future_layer_1_delta.dot(synapse_h.T) + layer_2_delta.dot(synapse_1.T)) * sigmoid_output_to_derivative(layer_1)# let's update all our weights so we can try againsynapse_1_update += np.atleast_2d(layer_1).T.dot(layer_2_delta)synapse_h_update += np.atleast_2d(prev_layer_1).T.dot(layer_1_delta)synapse_0_update += X.T.dot(layer_1_delta)future_layer_1_delta = layer_1_deltasynapse_0 += synapse_0_update * alphasynapse_1 += synapse_1_update * alphasynapse_h += synapse_h_update * alphasynapse_0_update *= 0synapse_1_update *= 0synapse_h_update *= 0# print out progressif (j % 1000 == 0):print("Error:" + str(overallError))print("Pred:" + str(d))print("True:" + str(c))out = 0for index, x in enumerate(reversed(d)):out += x * pow(2, index)print(str(a_int) + " + " + str(b_int) + " = " + str(out))print("------------")

 

这篇关于[deeplearning-015]一文理解rnn的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1050761

相关文章

Java Spring的依赖注入理解及@Autowired用法示例详解

《JavaSpring的依赖注入理解及@Autowired用法示例详解》文章介绍了Spring依赖注入(DI)的概念、三种实现方式(构造器、Setter、字段注入),区分了@Autowired(注入... 目录一、什么是依赖注入(DI)?1. 定义2. 举个例子二、依赖注入的几种方式1. 构造器注入(Con

一文解密Python进行监控进程的黑科技

《一文解密Python进行监控进程的黑科技》在计算机系统管理和应用性能优化中,监控进程的CPU、内存和IO使用率是非常重要的任务,下面我们就来讲讲如何Python写一个简单使用的监控进程的工具吧... 目录准备工作监控CPU使用率监控内存使用率监控IO使用率小工具代码整合在计算机系统管理和应用性能优化中,监

一文详解如何使用Java获取PDF页面信息

《一文详解如何使用Java获取PDF页面信息》了解PDF页面属性是我们在处理文档、内容提取、打印设置或页面重组等任务时不可或缺的一环,下面我们就来看看如何使用Java语言获取这些信息吧... 目录引言一、安装和引入PDF处理库引入依赖二、获取 PDF 页数三、获取页面尺寸(宽高)四、获取页面旋转角度五、判断

深入理解Go语言中二维切片的使用

《深入理解Go语言中二维切片的使用》本文深入讲解了Go语言中二维切片的概念与应用,用于表示矩阵、表格等二维数据结构,文中通过示例代码介绍的非常详细,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧... 目录引言二维切片的基本概念定义创建二维切片二维切片的操作访问元素修改元素遍历二维切片二维切片的动态调整追加行动态

一文详解SpringBoot中控制器的动态注册与卸载

《一文详解SpringBoot中控制器的动态注册与卸载》在项目开发中,通过动态注册和卸载控制器功能,可以根据业务场景和项目需要实现功能的动态增加、删除,提高系统的灵活性和可扩展性,下面我们就来看看Sp... 目录项目结构1. 创建 Spring Boot 启动类2. 创建一个测试控制器3. 创建动态控制器注

从原理到实战深入理解Java 断言assert

《从原理到实战深入理解Java断言assert》本文深入解析Java断言机制,涵盖语法、工作原理、启用方式及与异常的区别,推荐用于开发阶段的条件检查与状态验证,并强调生产环境应使用参数验证工具类替代... 目录深入理解 Java 断言(assert):从原理到实战引言:为什么需要断言?一、断言基础1.1 语

一文详解Git中分支本地和远程删除的方法

《一文详解Git中分支本地和远程删除的方法》在使用Git进行版本控制的过程中,我们会创建多个分支来进行不同功能的开发,这就容易涉及到如何正确地删除本地分支和远程分支,下面我们就来看看相关的实现方法吧... 目录技术背景实现步骤删除本地分支删除远程www.chinasem.cn分支同步删除信息到其他机器示例步骤

一文详解Java Stream的sorted自定义排序

《一文详解JavaStream的sorted自定义排序》Javastream中的sorted方法是用于对流中的元素进行排序的方法,它可以接受一个comparator参数,用于指定排序规则,sorte... 目录一、sorted 操作的基础原理二、自定义排序的实现方式1. Comparator 接口的 Lam

一文深入详解Python的secrets模块

《一文深入详解Python的secrets模块》在构建涉及用户身份认证、权限管理、加密通信等系统时,开发者最不能忽视的一个问题就是“安全性”,Python在3.6版本中引入了专门面向安全用途的secr... 目录引言一、背景与动机:为什么需要 secrets 模块?二、secrets 模块的核心功能1. 基

一文详解MySQL如何设置自动备份任务

《一文详解MySQL如何设置自动备份任务》设置自动备份任务可以确保你的数据库定期备份,防止数据丢失,下面我们就来详细介绍一下如何使用Bash脚本和Cron任务在Linux系统上设置MySQL数据库的自... 目录1. 编写备份脚本1.1 创建并编辑备份脚本1.2 给予脚本执行权限2. 设置 Cron 任务2