深度学习算法-循环神经网络(Recurrent Neural Network)讲解学习

先来看一个例子：

之前的全连接神经网络的结构：它的隐藏层的值只取决于输入的 x:

 

该结构对于上面问题只能做如下预测：

比如：可以预测：花开时——>跑得快

 

 由此可见：通过简单的神经网络（单层的前馈神经网络）无法解决该三个问题，需要用关联的神经网络来解决。

RNN：Motivation:需要前馈信息。

当前输入+之前输入+后面的信息

 RNN 的隐藏层的值h不仅仅取决于当前这次的输入 x，还取决于上一次隐藏层的值h，其结构图如下：

 

 

 

 

 

 

 看一个计算的例子：

 

 

 

 

RNN的图解：对应多个输出

 举一个预测的例子：

 

 

 

 

 

 

 

 # 多个层的RNN结构:

 

 #RNN存在的问题：

序列比较长的关联难以预测，难以抓住太长的关联。

 

 

 

 # 梯度消失与梯度爆炸

当序列很长的时候，RNN梯度往回传每一步都要经过Whh，特别是计算h0的梯度，需要经过N个Whh和N个重复的tanh函数，因此在这种情况下，当设置的值大于1，则会产生N个Whh相乘的情况，导致whh的N次方值越来越大，最后梯度爆炸。当设置的值小于1，则会产生梯度消失（改变网络的结构，LSTM解决）。

RNN 的训练算法为：BPTT

BPTT 的基本原理和 BP 算法是一样的，同样是三步：

（1）前向计算每个神经元的输出值；

（2）反向计算每个神经元的误差项值，它是误差函数E对神经元j的加权输入的偏导数；

（3）计算每个权重的梯度。

最后再用随机梯度下降算法更新权重。

BPTT手写推导：http://www.jianshu.com/p/9e217cfd8a49

参考链接：

[1]详解循环神经网络(Recurrent Neural Network)：https://www.cnblogs.com/codehome/p/9729909.html

[2]上海交大许志钦统计计算与机器学习5: 循环神经网络RNN：https://www.bilibili.com/video/BV1HE411c7yn?p=2

[3]RNN_了不起的赵队-CSDN博客_rnn https://blog.csdn.net/zhaojc1995/article/details/80572098