TF_RNNCell
参考:链接。
RNNCell
- BasicRNNCell
- GRUCell
- BasicLSTMCell
- LSTMCell
- MultiRNNCell
抽象类RNNCell
所有的rnncell均继承于RNNCell, RNNCell主要定义了几个抽象方法:
def __call__(self, inputs, state, scope=None):
raise NotImplementedError("Abstract method") @property
def state_size(self):
raise NotImplementedError("Abstract method") @property
def output_size(self):
raise NotImplementedError("Abstract method")
上述方法,__call__在对象被使用时调用,其他可以看做属性方法,主要用作获取状态state的大小,cell的输出大小。既然对象使用时会调用__call__,那么各类RNN的操作都定义在这个方法中。接下来,我们就针对各个不同的cell来详细介绍各类RNN。
BasicRNNCell
这个cell是最基础的一个RNNCell,可以看做是对一般全连接层的拓展,除了在水平方向加入时序关系,可以用下图表示:

而BasicRNNCell的初始化方法可如代码所示:
def __init__(self, num_units, input_size=None, activation=tanh):
if input_size is not None:
logging.warn("%s: The input_size parameter is deprecated.", self)
self._num_units = num_units
self._activation = activation
初始化只需要给出num_units,用来指有多少个隐藏层单元;而activation指使用哪种激活函数用作激活输出。而对应的RNN操作定义在__call__方法中:
def __call__(self, inputs, state, scope=None):
"""Most basic RNN: output = new_state = activation(W * input + U * state + B)."""
with vs.variable_scope(scope or type(self).__name__): # "BasicRNNCell"
output = self._activation(_linear([inputs, state], self._num_units, True))
return output, output
很清晰,inputs表示隐藏层的输入,state表示上个时间的隐藏层状态,也可以说是上一次隐藏层向自身的输出,对于第一次输入,则需要初始化state,对应初始化方法有很多种,可以使用tensorflow提供的各种初始化函数。在__call__中,对输入inputs和state进行activation(wx+b),用作下次的输入。
GRUCell
GRU是对RNN的一种改进,相比LSTM来说,也可以看做是对LSTM的一种简化,是Bengio在14年提出来的,用作机器翻译。先看一下GRU的基本结构:

这里我们结合代码来看原理:
def __call__(self, inputs, state, scope=None):
"""Gated recurrent unit (GRU) with nunits cells."""
with vs.variable_scope(scope or type(self).__name__): # "GRUCell"
with vs.variable_scope("Gates"): # Reset gate and update gate.
# We start with bias of 1.0 to not reset and not update.
r, u = array_ops.split(1, 2, _linear([inputs, state],
2 * self._num_units, True, 1.0))
r, u = sigmoid(r), sigmoid(u)
with vs.variable_scope("Candidate"):
c = self._activation(_linear([inputs, r * state],
self._num_units, True))
new_h = u * state + (1 - u) * c
return new_h, new_h
GRUCell的初始化与RNN一样,给出输入和初始化的state,在使用对象时,利用输入和前一个时间的隐藏层状态,得到对应的Gates: r, u, 然后利用r更新cell状态,最后利用u得到新的隐藏层状态。对于RNN的改进,最厉害的莫过于下面的,而且有很多变种,这里tensorflow中只有几个简单常见的cell。接下来,我们开始看看LSTM。
BasicLSTMCell
这个cell可以看做是最简单的LSTM,在每个连接中没有额外的连接,即其他变种在连接中加入各种改进。对于BasicLSTMCell,可以如下图所示:

同样的,我们结合代码来看它的原理:
def __call__(self, inputs, state, scope=None):
"""Long short-term memory cell (LSTM)."""
with vs.variable_scope(scope or type(self).__name__): # "BasicLSTMCell"
# Parameters of gates are concatenated into one multiply for efficiency.
if self._state_is_tuple:
c, h = state
else:
c, h = array_ops.split(1, 2, state)
concat = _linear([inputs, h], 4 * self._num_units, True) # i = input_gate, j = new_input, f = forget_gate, o = output_gate
i, j, f, o = array_ops.split(1, 4, concat) new_c = (c * sigmoid(f + self._forget_bias) + sigmoid(i) *
self._activation(j))
new_h = self._activation(new_c) * sigmoid(o) if self._state_is_tuple:
new_state = LSTMStateTuple(new_c, new_h)
else:
new_state = array_ops.concat(1, [new_c, new_h])
return new_h, new_state
lstm有三个门,inputs, forget, output, 而中间cell用来管理结合他们生产需要的输出。在初始化结束之后,利用输入分别得到对应的门的输出,然后利用这三个门的信息分别更新cell和当前隐藏层状态。f 用来控制遗忘之前的信息和记忆当前信息的比例,进而更新cell,lstm可以看做是一种复杂的激活函数,它的存在依赖RNN的递归性。BasicLSTMCell只是个最基本的LSTM,而完整的LSTM可能比这个复杂,可以参看blog。
MultiRNNCell
对于MultiRNNCell,只能贴出完整代码来分析了:
class MultiRNNCell(RNNCell):
"""RNN cell composed sequentially of multiple simple cells.""" def __init__(self, cells, state_is_tuple=False):
"""Create a RNN cell composed sequentially of a number of RNNCells. Args:
cells: list of RNNCells that will be composed in this order.
state_is_tuple: If True, accepted and returned states are n-tuples, where
`n = len(cells)`. By default (False), the states are all
concatenated along the column axis. Raises:
ValueError: if cells is empty (not allowed), or at least one of the cells
returns a state tuple but the flag `state_is_tuple` is `False`.
"""
if not cells:
raise ValueError("Must specify at least one cell for MultiRNNCell.")
self._cells = cells
self._state_is_tuple = state_is_tuple
if not state_is_tuple:
if any(nest.is_sequence(c.state_size) for c in self._cells):
raise ValueError("Some cells return tuples of states, but the flag "
"state_is_tuple is not set. State sizes are: %s"
% str([c.state_size for c in self._cells])) @property
def state_size(self):
if self._state_is_tuple:
return tuple(cell.state_size for cell in self._cells)
else:
return sum([cell.state_size for cell in self._cells]) @property
def output_size(self):
return self._cells[-1].output_size def __call__(self, inputs, state, scope=None):
"""Run this multi-layer cell on inputs, starting from state."""
with vs.variable_scope(scope or type(self).__name__): # "MultiRNNCell"
cur_state_pos = 0
cur_inp = inputs
new_states = []
for i, cell in enumerate(self._cells):
with vs.variable_scope("Cell%d" % i):
if self._state_is_tuple:
if not nest.is_sequence(state):
raise ValueError(
"Expected state to be a tuple of length %d, but received: %s"
% (len(self.state_size), state))
cur_state = state[i]
else:
cur_state = array_ops.slice(
state, [0, cur_state_pos], [-1, cell.state_size])
cur_state_pos += cell.state_size
cur_inp, new_state = cell(cur_inp, cur_state)
new_states.append(new_state)
new_states = (tuple(new_states) if self._state_is_tuple
else array_ops.concat(1, new_states))
return cur_inp, new_states
创建对象时,可以看到初始化函数中不再是输入,而是变成了cells,,即一个cell是一层,多个cell便有多层RNNcell。而在使用对象时,单层可以看做多层的特例,对于输入inputs和state,同时得到多个cell的当前隐藏层状态,用作下个时间步。看似麻烦,其实很简洁,就是加入了对多个cell的计算,最后得到的新的隐藏层状态即每个cell的上个时间步的输出。
TF_RNNCell的更多相关文章
随机推荐
- kubeadm安装集群系列-1.基础服务安装
基础服务 本文基于centos7.5部署 规划 10.8.28.200 master-VIP 10.8.31.84 k8s-test-master-1 10.8.152.149 k8s-test-ma ...
- 【React】- 1、React介绍
React的开发背景 构建数据不断变化的大型应用 大量DOM操作 <---- 自动DOM操作 数据变化 逻辑及其复杂 <---- 状态对应内容(自动变化) 特点: - 简单 ...
- 攻防世界新手Misc writeup
ext3 在Linux,使用root账户挂载linux文件,打开后使用find *|grep flag查找到一个flag.txt,打开后是base64编码,解码获得flag. give_you_fla ...
- Java学习笔记-反射机制
Java反射机制实在运行状态时,对于任意一个类,都能够知道这个类的属性和方法,对于任意一个对象,都能够调用他的任意一个属性和方法 获取Class对象的三种方式 Object类中的getClass()方 ...
- JS中常用的语法
在做前端中,JS的语法尤为重要..没有它,就没有你的未来吧.. 下面将一些常用的JS语法给大家罗列出来.. 也给自己备份一下.. 以备不时之需.. 1.输出语句:document.write(&quo ...
- [转帖]prometheus数据采集exporter全家桶
prometheus数据采集exporter全家桶 Rainbowhhy1人评论2731人阅读2019-04-06 15:38:32 https://blog.51cto.com/13053917/2 ...
- *【Python】【demo实验31】【练习实例】【使用turtle画小猪佩奇】
如下图小猪佩奇: 要求使用turtle画小猪佩奇: 源码: # encoding=utf-8 # -*- coding: UTF-8 -*- # 使用turtle画小猪佩奇 from turtle i ...
- 流程控制之 for 循环
目录 流程控制之for循环 for 循环条件语句 for 循环的嵌套 流程控制之for循环 for 循环条件语句 for i in range(3): print(i) # 0 # 1 # 2 for ...
- 一致性算法—Paxos、Raft、ZAB
一致性算法—Paxos.Raft.ZAB 2019年04月21日 20:35:09 bulingma 阅读数 64更多 分类专栏: 分布式概念 版权声明:本文为博主原创文章,遵循CC 4.0 BY ...
- Linux下安装Jenkins并且发布.net core
一,基础环境 1,操作系统:CentOS 7.3 2,Docker version 18.09.6 docker安装参考:https://www.cnblogs.com/liuxiaoji/p/110 ...