一张Transformer-LSTM模型的结构图

一个典型的 Transformer-LSTM 混合模型 架构。这种设计结合了 Transformer 处理全局关联的能力和 LSTM 处理时序序列的优势。

1. 混合分层架构 (Hybrid Layering)

模型并没有简单地替换某个组件,而是采用串联堆叠的方式:

  • 底层为 Transformer Encoder:作为特征提取器,利用自注意力机制(Self-Attention)捕捉输入序列中任意两个位置之间的全局依赖关系。
  • 顶层为 LSTM 层:在 Transformer 提取的深度特征基础上,进一步强化对时间序列方向性和局部连续性的建模。

2. 核心组件的功能分配

  • Transformer Encoder (全局感知)

  • 多头注意力 (Multi-Head Attention):让模型能够同时关注序列中不同位置的信息,解决了传统 RNN 难以处理超长距离依赖的问题。

  • 位置编码 (Positional Encoding):由于 Transformer 本身不具备处理顺序的能力,这一层为输入数据注入了位置信息。

  • LSTM Layer (时序精炼)

  • 门控机制 (Forget/Input/Output Gates):LSTM 通过遗忘门和输入门精细地控制信息的流转,能够捕捉更加细腻的局部时序波动。

  • 序列平滑:在某些预测任务中,LSTM 可以对 Transformer 输出的特征进行某种程度的"平滑"或"序列化约束"。


3. 该结构的优势

与单一模型相比,这种混合结构具有以下优点:

特点 优势描述
特征提取能力 Transformer 能够比 LSTM 更高效地从原始数据中提取高阶特征。
并行计算 底层的 Transformer 部分可以实现高度并行化,提升训练效率。
时序稳定性 在序列预测(如电力负荷、股票、气象预测)中,加入 LSTM 往往能提高模型对时间方向敏感性的捕捉。
缓解梯度问题 Transformer 减轻了 LSTM 在处理极长序列时的梯度消失风险,而 LSTM 则增强了对短期趋势的建模。

4. 典型应用场景

这种结构常用于 复杂时间序列预测。Transformer 负责识别长期的季节性、周期性规律,而 LSTM 负责捕捉短期的趋势和突发性的波动。

相关推荐
林深现海28 分钟前
【刘二大人】PyTorch深度学习实践笔记 —— 第一集:深度学习全景概述(超详细版)
pytorch·笔记·深度学习
莱茶荼菜2 小时前
yolo26 阅读笔记
人工智能·笔记·深度学习·ai·yolo26
阿正的梦工坊5 小时前
Megatron中--train-iters和--max_epochs两个参数介绍
人工智能·深度学习·自然语言处理
哥布林学者6 小时前
吴恩达深度学习课程五:自然语言处理 第三周:序列模型与注意力机制(四)语音识别和触发字检测
深度学习·ai
青瓷程序设计7 小时前
【交通标志识别系统】python+深度学习+算法模型+Resnet算法+人工智能+2026计算机毕设项目
人工智能·python·深度学习
Mr.huang7 小时前
RNN系列模型演进及其解决的问题
人工智能·rnn·lstm
香芋Yu7 小时前
【深度学习教程——01_深度基石(Foundation)】05_数据太多怎么吃?Mini-batch训练的设计模式
深度学习·设计模式·batch
学步_技术8 小时前
多模态学习—A Survey of Multimodal Learning: Methods, Applications, and Future
人工智能·深度学习·计算机视觉
2501_933329558 小时前
Infoseek数字公关AI中台:基于深度学习的全链路智能舆情处置系统架构解析与实战应用
人工智能·深度学习·系统架构