《动手学深度学习》-54循环神经网络RNN

1. 核心思想:引入"记忆"

传统的神经网络(如全连接层)假设输入是相互独立的。但语言、视频、股票等数据是序列数据 (Sequence Data),上下文有关联。

  • RNN 的突破:在处理当前时刻t的输入时,不仅看当前的输入Xt,还要看上一时刻的隐状态Ht-1
2. 数学模型 (核心公式

RNN 的核心在于隐状态 (Hidden State) 的更新。假设时间步为 t

  1. 隐状态更新

  2. 输出计算

    • : 当前时刻的输出(例如预测下一个词的概率分布)。
3. 结构图解:时间展开

可以将 RNN 理解为多个全连接层在时间上串联,但它们共用同一套权重

4. 训练方法:BPTT
  • BPTT (Backpropagation Through Time):随时间反向传播。

  • 计算梯度时,误差不仅反向传过当前的层,还要沿着时间轴向前回溯,一直传到序列的开始(或截断点)。

5. RNN vs N-gram (对比笔记)

你刚学过 N-gram,两者的区别在于:

  • N-gram:只能看有限的历史(N-1) 阶),参数量随 N指数级爆炸,无法建模长距离依赖。

  • RNN:理论上可以看任意长的历史(信息存储在 H中),参数量固定(权重共享),更适合处理变长序列。

6. 局限性与挑战

虽然 RNN 理论上能记忆长距离信息,但实际上很难训练:

  • 梯度消失 (Vanishing Gradient):时间步太长,早期的信息在反向传播中逐渐归零,导致模型"忘掉"了开头的词。

  • 梯度爆炸 (Exploding Gradient):梯度指数级增长,导致权重更新过大,模型崩溃。

    • 解决爆炸:梯度裁剪 (Gradient Clipping)

    • 解决消失:使用 LSTMGRU (门控机制)。


相关推荐
Dawson Zhu14 小时前
大模型预训练为何普遍单轮遍历?——从 Scaling Laws、数据重复到灾难性遗忘的技术解析
人工智能·语言模型·架构·aigc·agi
深海鱼肝油ya14 小时前
向量数据库Elasticsearch(四)搜索文档——各种方式
人工智能·elasticsearch·向量数据库·es搜索文档·只能体·非结构化数据库
小小程序猴114 小时前
用工程化思维做企业AI培训机构对比:六维评估模型的量化实现
人工智能
高工智能汽车14 小时前
L4自动驾驶重卡,迎来关键一战?
人工智能·汽车
LaughingZhu14 小时前
Product Hunt 每日热榜 | 2026-09-20
人工智能·深度学习·神经网络·搜索引擎·百度
知几蜗牛15 小时前
Agent容器越大冷启动越慢?AWS把“加载一次”变成了快照恢复
人工智能
知几蜗牛15 小时前
AI写代码成功率升到约九成,为什么还不能叫“自动改进自己”
人工智能
55873 生态系统15 小时前
技术第2篇,五引擎微内核架构全解:调度 / 安全 / 研判 / 评测 / 存证,55873 生态系统底层技术拆解
人工智能·55873全域文明生态体系·抢救濒危文脉·55873操作系统·全域文明生态系统
老鱼说AI15 小时前
从点积到希尔伯特空间:向量内积的几何本质与大模型相似度度量
人工智能·深度学习·线性代数·算法·机器学习·数学建模
wshzd15 小时前
LLM之Agent(九十)|DeepSeek-Harness(一)安装与环境准备
人工智能