机器学习——深度循环神经网络

到目前为止，我们只讨论了具有一个单向隐藏层的循环神经网络。 其中，隐变量和观测值与具体的函数形式的交互方式是相当随意的。 只要交互类型建模具有足够的灵活性，这就不是一个大问题。 然而，对一个单层来说，这可能具有相当的挑战性。 之前在线性模型中，我们通过添加更多的层来解决这个问题。 而在循环神经网络中，我们首先需要确定如何添加更多的层， 以及在哪里添加额外的非线性，因此这个问题有点棘手。

事实上，我们可以将多层循环神经网络堆叠在一起， 通过对几个简单层的组合，产生了一个灵活的机制。 特别是，数据可能与不同层的堆叠有关。 例如，我们可能希望保持有关金融市场状况 （熊市或牛市）的宏观数据可用， 而微观数据只记录较短期的时间动态。

 

函数依赖关系 

 

简洁实现

实现多层循环神经网络所需的许多逻辑细节在高级API中都是现成的。 简单起见，我们仅示范使用此类内置函数的实现方式。 以长短期记忆网络模型为例， 该代码与之前在 9.2节中使用的代码非常相似， 实际上唯一的区别是我们指定了层的数量， 而不是使用单一层这个默认值。 像往常一样，我们从加载数据集开始。

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import torch from torch import nn from d2l import torch as d2l   batch_size, num_steps = 32, 35 train_iter, vocab = d2l.load_data_time_machine(batch_size, num_steps)

 像选择超参数这类架构决策也跟 9.2节中的决策非常相似。 因为我们有不同的词元，所以输入和输出都选择相同数量，即vocab_size。 隐藏单元的数量仍然是256。 唯一的区别是，我们现在通过num_layers的值来设定隐藏层数。

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vocab_size, num_hiddens, num_layers = len(vocab), 256, 2 num_inputs = vocab_size device = d2l.try_gpu() lstm_layer = nn.LSTM(num_inputs, num_hiddens, num_layers) model = d2l.RNNModel(lstm_layer, len(vocab)) model = model.to(device)

 

由于使用了长短期记忆网络模型来实例化两个层，因此训练速度被大大降低了。

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1 2	num_epochs, lr = 500, 2 d2l.train_ch8(model, train_iter, vocab, lr*1.0, num_epochs, device)

 

总结

• 在深度循环神经网络中，隐状态的信息被传递到当前层的下一时间步和下一层的当前时间步。

• 有许多不同风格的深度循环神经网络， 如长短期记忆网络、门控循环单元、或经典循环神经网络。 这些模型在深度学习框架的高级API中都有涵盖。

• 总体而言，深度循环神经网络需要大量的调参（如学习率和修剪） 来确保合适的收敛，模型的初始化也需要谨慎。