Pytorch实现多层LSTM模型,并增加emdedding、Dropout、权重共享等优化

本文主要是介绍Pytorch实现多层LSTM模型,并增加emdedding、Dropout、权重共享等优化,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

简述

本文是 Pytorch封装简单RNN模型,进行中文训练及文本预测 一文的延申,主要做以下改动:

1.将nn.RNN替换为nn.LSTM,并设置多层LSTM:

既然使用pytorch了,自然不需要手动实现多层,注意nn.RNNnn.LSTM 在实例化时均有参数num_layers来指定层数,本文设置num_layers=2

2.新增emdedding层,替换掉原来的nn.functional.one_hot向量化,这样得到的emdedding层可以用来做词向量分布式表示;

3.在emdedding后、LSTM内部、LSTM后均增加Dropout层,来抑制过拟合:

nn.LSTM内部的Dropout可以通过实例化时的参数dropout来设置,需要注意pytorch仅在两层lstm之间应用Dropout,不会在最后一层的LSTM输出上应用Dropout

emdedding后、LSTM后与线性层之间则需要手动添加Dropout层。

4.考虑emdedding与最后的Linear层共享权重:

这样做可以在保证精度的情况下,减少学习参数,但本文代码没有实现该部分。

不考虑第四条时,模型结构如下:

在这里插入图片描述

代码

模型代码:

class MyLSTM(nn.Module):  def __init__(self, vocab_size, wordvec_size, hidden_size, num_layers=2, dropout=0.5):  super(MyLSTM, self).__init__()  self.vocab_size = vocab_size  self.word_vec_size = wordvec_size  self.hidden_size = hidden_size  self.embedding = nn.Embedding(vocab_size, wordvec_size)  self.dropout = nn.Dropout(dropout)  self.rnn = nn.LSTM(wordvec_size, hidden_size, num_layers=num_layers, dropout=dropout)  # self.rnn = rnn_layer  self.linear = nn.Linear(self.hidden_size, vocab_size)  def forward(self, x, h0=None, c0=None):  # nn.Embedding 需要的类型 (IntTensor or LongTensor)        # 传过来的X是(batch_size, seq), embedding之后 是(batch_size, seq, vocab_size)  # nn.LSTM 支持的X默认为(seq, batch_size, vocab_size)  # 若想用(batch_size, seq, vocab_size)作参数, 则需要在创建self.embedding实例时指定batch_first=True  # 这里用(seq, batch_size, vocab_size) 作参数,所以先给x转置,再embedding,以便再将结果传给lstm  x = x.T  x.long()  x = self.embedding(x)  x = self.dropout(x)  outputs = self.dropout(outputs)  outputs = outputs.reshape(-1, self.hidden_size)  outputs = self.linear(outputs)  return outputs, (h0, c0)  def init_state(self, device, batch_size=1):  return (torch.zeros((self.rnn.num_layers, batch_size, self.hidden_size), device=device),  torch.zeros((self.rnn.num_layers, batch_size, self.hidden_size), device=device))

训练代码:

模型应用可以参考 Pytorch封装简单RNN模型,进行中文训练及文本预测 一文。

def start_train():  # device = torch.device("cpu")  device = torch.device("cuda:0" if torch.cuda.is_available() else "cpu")  print(f'\ndevice: {device}')  corpus, vocab = load_corpus("../data/COIG-CQIA/chengyu_qa.txt")  vocab_size = len(vocab)  wordvec_size = 100  hidden_size = 256  epochs = 1  batch_size = 50  learning_rate = 0.01  time_size = 4  max_grad_max_norm = 0.5  num_layers = 2  dropout = 0.5  dataset = make_dataset(corpus=corpus, time_size=time_size)  data_loader = data.DataLoader(dataset=dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True)  net = MyLSTM(vocab_size=vocab_size, wordvec_size=wordvec_size, hidden_size=hidden_size, num_layers=num_layers, dropout=dropout)  net.to(device)  # print(net.state_dict())  criterion = nn.CrossEntropyLoss()  criterion.to(device)  optimizer = optim.Adam(net.parameters(), lr=learning_rate)  writer = SummaryWriter('./train_logs')  # 随便定义个输入, 好使用add_graph  tmp = torch.randint(0, 100, size=(batch_size, time_size)).to(device)  h0, c0 = net.init_state(batch_size=batch_size, device=device)  writer.add_graph(net, [tmp, h0, c0])  loss_counter = 0  total_loss = 0  ppl_list = list()  total_train_step = 0  for epoch in range(epochs):  print('------------Epoch {}/{}'.format(epoch + 1, epochs))  for X, y in data_loader:  X, y = X.to(device), y.to(device)  # 这里batch_size=X.shape[0]是因为在加载数据时, DataLoader没有设置丢弃不完整的批次, 所以存在实际批次不满足设定的batch_size  h0, c0 = net.init_state(batch_size=X.shape[0], device=device)  outputs, (hn, cn) = net(X, h0, c0)  optimizer.zero_grad()  # y也变成 时间序列*批次大小的行数, 才和 outputs 一致  y = y.T.reshape(-1)  # 交叉熵的第二个参数需要LongTorch  loss = criterion(outputs, y.long())  loss.backward()  # 求完梯度之后可以考虑梯度裁剪, 再更新梯度  grad_clipping(net, max_grad_max_norm)  optimizer.step()  total_loss += loss.item()  loss_counter += 1  total_train_step += 1  if total_train_step % 10 == 0:  print(f'Epoch: {epoch + 1}, 累计训练次数: {total_train_step}, 本次loss: {loss.item():.4f}')  writer.add_scalar('train_loss', loss.item(), total_train_step)  ppl = np.exp(total_loss / loss_counter)  ppl_list.append(ppl)  print(f'Epoch {epoch + 1} 结束, batch_loss_average: {total_loss / loss_counter}, perplexity: {ppl}')  writer.add_scalar('ppl', ppl, epoch + 1)  total_loss = 0  loss_counter = 0  torch.save(net.state_dict(), './save/epoch_{}_ppl_{}.pth'.format(epoch + 1, ppl))  writer.close()  return net, ppl_list

这篇关于Pytorch实现多层LSTM模型,并增加emdedding、Dropout、权重共享等优化的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1110887

相关文章

python生成随机唯一id的几种实现方法

《python生成随机唯一id的几种实现方法》在Python中生成随机唯一ID有多种方法,根据不同的需求场景可以选择最适合的方案,文中通过示例代码介绍的非常详细,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习... 目录方法 1:使用 UUID 模块(推荐)方法 2:使用 Secrets 模块(安全敏感场景)方法

MySQL深分页进行性能优化的常见方法

《MySQL深分页进行性能优化的常见方法》在Web应用中,分页查询是数据库操作中的常见需求,然而,在面对大型数据集时,深分页(deeppagination)却成为了性能优化的一个挑战,在本文中,我们将... 目录引言:深分页,真的只是“翻页慢”那么简单吗?一、背景介绍二、深分页的性能问题三、业务场景分析四、

Spring StateMachine实现状态机使用示例详解

《SpringStateMachine实现状态机使用示例详解》本文介绍SpringStateMachine实现状态机的步骤,包括依赖导入、枚举定义、状态转移规则配置、上下文管理及服务调用示例,重点解... 目录什么是状态机使用示例什么是状态机状态机是计算机科学中的​​核心建模工具​​,用于描述对象在其生命

Spring Boot 结合 WxJava 实现文章上传微信公众号草稿箱与群发

《SpringBoot结合WxJava实现文章上传微信公众号草稿箱与群发》本文将详细介绍如何使用SpringBoot框架结合WxJava开发工具包,实现文章上传到微信公众号草稿箱以及群发功能,... 目录一、项目环境准备1.1 开发环境1.2 微信公众号准备二、Spring Boot 项目搭建2.1 创建

Linux进程CPU绑定优化与实践过程

《Linux进程CPU绑定优化与实践过程》Linux支持进程绑定至特定CPU核心,通过sched_setaffinity系统调用和taskset工具实现,优化缓存效率与上下文切换,提升多核计算性能,适... 目录1. 多核处理器及并行计算概念1.1 多核处理器架构概述1.2 并行计算的含义及重要性1.3 并

IntelliJ IDEA2025创建SpringBoot项目的实现步骤

《IntelliJIDEA2025创建SpringBoot项目的实现步骤》本文主要介绍了IntelliJIDEA2025创建SpringBoot项目的实现步骤,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家... 目录一、创建 Spring Boot 项目1. 新建项目2. 基础配置3. 选择依赖4. 生成项目5.

Linux下删除乱码文件和目录的实现方式

《Linux下删除乱码文件和目录的实现方式》:本文主要介绍Linux下删除乱码文件和目录的实现方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录linux下删除乱码文件和目录方法1方法2总结Linux下删除乱码文件和目录方法1使用ls -i命令找到文件或目录

SpringBoot+EasyExcel实现自定义复杂样式导入导出

《SpringBoot+EasyExcel实现自定义复杂样式导入导出》这篇文章主要为大家详细介绍了SpringBoot如何结果EasyExcel实现自定义复杂样式导入导出功能,文中的示例代码讲解详细,... 目录安装处理自定义导出复杂场景1、列不固定,动态列2、动态下拉3、自定义锁定行/列,添加密码4、合并

mybatis执行insert返回id实现详解

《mybatis执行insert返回id实现详解》MyBatis插入操作默认返回受影响行数,需通过useGeneratedKeys+keyProperty或selectKey获取主键ID,确保主键为自... 目录 两种方式获取自增 ID:1. ​​useGeneratedKeys+keyProperty(推

Spring Boot集成Druid实现数据源管理与监控的详细步骤

《SpringBoot集成Druid实现数据源管理与监控的详细步骤》本文介绍如何在SpringBoot项目中集成Druid数据库连接池,包括环境搭建、Maven依赖配置、SpringBoot配置文件... 目录1. 引言1.1 环境准备1.2 Druid介绍2. 配置Druid连接池3. 查看Druid监控