理解LSTM

如何从RNN起步,一步一步通俗理解LSTM
Understanding LSTM Networks
LSTM-from-scratch-in-Pytorch
LSTM Neural Network from Scratch
Implementing a LSTM from scratch with Numpy

这张图就是最常见的LSTM结构图,但是隐藏了很多细节。下面这张图是一个LSTM模块的细节放大图:

图中:

  • 绿色的是长期记忆 long-term memory;

  • 玫瑰红色?的是短期记忆 short term memory;

  • 灰色的线是当前的输入x;

  • 每个蓝色的方框代表sigmoid函数,输出值在 0 到 1 之间,作为权重,控制信息的流动;

  • 每个橘色的方框代表tanh函数,输出值在 -1 到 1 之间,更好的编码信息,并且保持数据的中心化;

  • 第一个浅蓝色的虚线框,代表记忆门或遗忘门 ,一体两面,都是一回事,给重要的需要记忆的高权重,给不重要的需要忘记的低权重。用来计算长期记忆中如何向下一步传递信息。公式中x是当前输入,h是短期记忆,c是长期记忆。

  • 第二个浅绿色的虚线框,是输入门 ,是当前要加入到长期记忆中的信息的权重,

  • 第三个浅黄色虚线框,是当前需要加入到长期记忆中的信息,包括短期记忆和当前输入,和权重相乘后加入到长期记忆中。

  • 第四个浅紫色的虚线框,是输出门 ,是当前处理过的长期记忆(update long-term memory)中要输出的信息的权重。

  • 第五个浅红色虚线框,是当前处理过的长期记忆(update long-term memory)经过tanh激活后,变为当前潜在要输出的短期记忆,乘以前一个输出的权重,得到新的短期记忆输出。

一个完整的计算过程 ,pytorch中的LSTM函数。

总结:

  1. 长期记忆要经过记忆门(乘以权重),决定要传播的信息;
  2. 短期记忆以及当前输入,要经过激活,再经过输入门(乘以权重),决定要加入到长期记忆中传播的信息;
  3. 经过了前两步的长期记忆,经过激活,再经过输出门(乘以权重),得到最终的短期记忆输出;
  4. 每个门,也就是权重,输入都包括短期记忆和当前输入两部分,使用sigmoid函数激活;
  5. 每个加入的信息,使用tanh函数激活。
python 复制代码
import torch
import torch.nn as nn

rnn = nn.LSTM(input_size=10, hidden_size=20, num_layers=2)
#默认batch_first=False,所以输入是(length,batch_size,input_size)
input = torch.randn(5, 3, 10)
#短期记忆,(num_layers,batch_size,hidden_size)
h0 = torch.randn(2, 3, 20)
#长期记忆,(num_layers,batch_size,hidden_size)
c0 = torch.randn(2, 3, 20)
output, (hn, cn) = rnn(input, (h0, c0))
#输出,(length,batch_size,hidden_size)
output.shape
#torch.Size([5, 3, 20])
相关推荐
金伟API10247 小时前
如何从零打造一个极简的DeepSeek-R1大模型
人工智能·ai
江畔柳前堤7 小时前
大语言模型分布式训练:从并行策略到万卡工程的系统梳理
人工智能·分布式·深度学习·算法·目标检测·机器学习·语言模型
Shockang7 小时前
智能体环路工程实战
人工智能
美摄科技7 小时前
美摄美颜特效SDK Skill:以AI赋能智能视音频新视界
人工智能
Web3_Daisy8 小时前
Pump.fun 与 FOMO 竞争背后的 Meme 市场变局
大数据·人工智能·金融·web3·区块链
AI创界者8 小时前
MiniMax-H3 本地一键部署整合包:8G 显存玩转文图生视频、视频参考、角色替换与超分补帧全流程
人工智能·深度学习
江畔柳前堤8 小时前
HBM:大语言模型时代的「算力血液」——从内存墙到带宽革命的深度拆解
服务器·人工智能·windows·目标检测·语言模型·自然语言处理·软件工程
美摄科技8 小时前
视频一键成片SDK Skill:AI智能分析与语义理解
人工智能
fthux9 小时前
装闭 RenoPit 源码解析(05):FastAPI与Celery如何执行AI装修分析
人工智能·ai·开源·github·open source·renopit
格数致用9 小时前
数据库设计与表结构详解|信息化项目全流程管理系统源码逐行精讲(五)
人工智能·政务·数据库设计·外键约束