【动手学深度学习-pytorch】8.5 循环神经网络的从零开始实现


转换输入的维度, 以获得形状为(时间步数,批量大小,词表大小)的输出,这将使我们能够更方便地通过最外层的维度, 一步一步地更新小批量数据的隐状态。
>当训练语言模型时,输入和输出来自相同的词表

循环神经网络模型通过inputs最外层的维度实现循环, 以便逐时间步更新小批量数据的隐状态H

最外层为时间步,与上面的转置相关

输出 output 和隐状态

我们可以看到输出形状是(时间步数

批量大小,词表大小), 而隐状态形状保持不变,即(批量大小,隐藏单元数)。

预热(warm-up)期

问题:不用把预测值加到末尾再预测下一个吗?

梯度裁剪

为了防止梯度爆炸或者消失,进行梯度剪裁

python 复制代码
@save
def train_epoch_ch8(net, train_iter, loss, updater, device, use_random_iter):
    """训练网络一个迭代周期(定义见第8章)"""
    state, timer = None, d2l.Timer()
    metric = d2l.Accumulator(2)  # 训练损失之和,词元数量
    for X, Y in train_iter:
        if state is None or use_random_iter:
            # 在第一次迭代或使用随机抽样时初始化state
            state = net.begin_state(batch_size=X.shape[0], device=device)
        else:
            if isinstance(net, nn.Module) and not isinstance(state, tuple):
                # state对于nn.GRU是个张量
                state.detach_()
            else:
                # state对于nn.LSTM或对于我们从零开始实现的模型是个张量
                for s in state:
                    s.detach_()
        y = Y.T.reshape(-1)
        X, y = X.to(device), y.to(device)
        y_hat, state = net(X, state)
        l = loss(y_hat, y.long()).mean()
        if isinstance(updater, torch.optim.Optimizer):
            updater.zero_grad()
            l.backward()
            grad_clipping(net, 1)
            updater.step()
        else:
            l.backward()
            grad_clipping(net, 1)
            # 因为已经调用了mean函数
            updater(batch_size=1)
        metric.add(l * y.numel(), y.numel())
    return math.exp(metric[0] / metric[1]), metric[1] / timer.stop()
python 复制代码
#@save
def train_ch8(net, train_iter, vocab, lr, num_epochs, device,
              use_random_iter=False):
    """训练模型(定义见第8章)"""
    loss = nn.CrossEntropyLoss()
    animator = d2l.Animator(xlabel='epoch', ylabel='perplexity',
                            legend=['train'], xlim=[10, num_epochs])
    # 初始化
    if isinstance(net, nn.Module):
        updater = torch.optim.SGD(net.parameters(), lr)
    else:
        updater = lambda batch_size: d2l.sgd(net.params, lr, batch_size)
    predict = lambda prefix: predict_ch8(prefix, 50, net, vocab, device)
    # 训练和预测
    for epoch in range(num_epochs):
        ppl, speed = train_epoch_ch8(
            net, train_iter, loss, updater, device, use_random_iter)
        if (epoch + 1) % 10 == 0:
            print(predict('time traveller'))
            animator.add(epoch + 1, [ppl])
    print(f'困惑度 {ppl:.1f}, {speed:.1f} 词元/秒 {str(device)}')
    print(predict('time traveller'))
    print(predict('traveller'))
c 复制代码
num_epochs, lr = 500, 1
train_ch8(net, train_iter, vocab, lr, num_epochs, d2l.try_gpu())

小结

  • 我们可以训练一个基于循环神经网络的字符级语言模型,根据用户提供的文本的前缀生成后续文本。

  • 一个简单的循环神经网络语言模型包括输入编码、循环神经网络模型和输出生成。

  • 循环神经网络模型在训练以前需要初始化状态,不过随机抽样和顺序划分使用初始化方法不同。

  • 当使用顺序划分时,我们需要分离梯度以减少计算量。

  • 在进行任何预测之前,模型通过预热期进行自我更新(例如,获得比初始值更好的隐状态)。

  • 梯度裁剪可以防止梯度爆炸,但不能应对梯度消失。

相关推荐
xsd202411181 小时前
智慧园区算法平台搭建详解:从模型仓到统一推理,多模型怎么管起来
人工智能·深度学习
Smoothcloud润云3 小时前
远程纳管GPU怎么安全升级?驱动、组件灰度与回滚实战
人工智能·深度学习·安全·gpu算力·gpu·数据库管理员
tellmewhoisi3 小时前
深度学习19:PyTorch:自动微分模块
人工智能·pytorch·深度学习
怎么全是重名4 小时前
CLIP-Learning Transferable Visual Models From Natural Language Supervision
人工智能·深度学习·计算机视觉·异常检测
米饭是菜qy4 小时前
动手学深度学习(李沐)——现代循环神经网络读书笔记
人工智能·rnn·深度学习
电科_银尘6 小时前
【深度学习项目实战·04】VS Code远程开发:在本地编辑,在服务器运行与调试
服务器·人工智能·深度学习
2601_967987377 小时前
Python迁移学习实战:图像识别、文本分类与音频识别的端到端应用指南
深度学习·迁移学习·文本分类·图像识别·音频识别
陈嘿萌7 小时前
NeurIPS | 3EED:车辆、无人机、机器狗谁更会找东西?在三维空间中定位各处万物!
人工智能·深度学习·计算机视觉·学术研究与理论基础
民乐团扒谱机8 小时前
【读论文】音色在微分音程记忆中的作用
人工智能·深度学习·算法
星马梦缘8 小时前
Chapter5-从卷积到循环神经网络
人工智能·rnn·深度学习