关键词

循环神经网络(学习笔记)

简单的是语言的概率模型,根据前面的单词推断下一个单词。
p(wordiword1,...,wordi1)p(word_i|word_1,...,word_{i-1})p(wordiword1,...,wordi1)

2-gram LM Model

两个词作为输入向量,wiwi1,wi2 pi(wiwi1,wi2)w_i|w_{i-1}, w_{i-2}~ p_i(w_i|w_{i-1},w_{i-2})wiwi1,wi2 pi(wiwi1,wi2)

同样会出现参数的爆炸,序列的长度决定MLP的长度。很难扩展到long-term的模型。MLP网络中参数不是共享的,但是在RNN网络中参数是共享的。

RNN

RNN时间上的局部依赖,对比CNN网络中空间的局部依赖。
p(x1,...,xT)=t=1Tp(xtx1,...xt1)=t=1Tg(st2,xt1)p(x_1,...,x_T) = \prod_{t=1}^{T}p(x_t|x_1,...x_{t-1})=\prod_{t=1}^Tg(s_{t-2}, x_{t-1})p(x1,...,xT)=t=1Tp(xtx1,...xt1)=t=1Tg(st2,xt1)
但是上面的联合概率分布的计算的复杂度是(dTd^TdT).
一阶马尔可夫:T=2

  • 假设1:st2s_{t-2}st2代表将前面的概率编码到隐变量中,这就是循环神经网络局部依赖假设

  • 假设2: 参数共享
    p(xt1+τ,...,xtn+τ)=P(xt1,...,xtn)p(x_{t_1+\tau},..., x_{t_n + \tau}) = P(x_{t_1},..., x_{t_n})p(xt1+τ,...,xtn+τ)=P(xt1,...,xtn)时间平移的平稳性。平稳性假设是需要的,不然RNN无法建模,如果没有平稳性假设,变量的数据无法对应到网络的输入。

重要的公式:
yt=Vhty_t = Vh_tyt=Vht这里是线性的变化,也可以在分类的时候使用softmax。

ht=fW(ht1,xt)>ht=tanh(Wht1+Uxt)h_t = f_W(h_{t-1}, x_t) -> h_t = tanh(Wh_{t-1}+Ux_t)ht=fW(ht1,xt)>ht=tanh(Wht1+Uxt) 这里的+ 代表concat 操作。

深度循环神经网络

yt^=softmax(Vhtl)\hat{y_t} = softmax(Vh_t^l)yt^=softmax(Vhtl)

时间上的循环ht1=tanh(W1ht11+U1xt)h_t^1 = tanh(W_1h_{t-1}^1+U_1x_t)ht1=tanh(W1ht11+U1xt)

层次之间的循环 htl=tanh(Wlht1+Ulhtl1)h_t^l = tanh(W_lh_{t-1}+U_lh_t^{l-1})htl=tanh(Wlht1+Ulhtl1)

分类问题:损失函数(cross-entroy):
L=1Tt=1Tc=1Cyt,clog(yt,c^)L=-\frac{1}{T}\sum_{t=1}^T\sum_{c=1}^Cy_{t,c}log(\hat{y_{t,c}})L=T1t=1Tc=1Cyt,clog(yt,c^)

回归问题采用:L1, L2损失函数。
L1损失函数 L=i=1n(Yif(yi))L=\sum_{i=1}^n(Y_i - f(y_i))L=i=1n(Yif(yi))

L2损失函数:L=i=1n(Yif(yi))2L=\sum_{i=1}^n(Y_i - f(y_i))^2L=i=1n(Yif(yi))2

双向循环网络(Bidirectional RNN)

Bert等大规模的循环网络仍然有采用双向循环网络。

优点

1.循环网络在时序依赖上是无界的。
2.历史的信息编码到固定的长度。
3.参数打小不随着序列的长度变化。

缺点

很难建模长时间的依赖关系。例如时间上相邻很远的输入之间的关系。

本文链接:http://task.lmcjl.com/news/5952.html

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