Analysieren Sie das Problem der Implementierung rekursiver neuronaler Netze in Python

巴扎黑
Freigeben: 2017-08-12 14:05:43
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Dieser Artikel stellt hauptsächlich das in Python implementierte rekursive neuronale Netzwerk vor. Es handelt sich um einen Auszug aus Github-Codeschnipseln. Er beinhaltet Bedienkenntnisse im Zusammenhang mit Python-Rekursion und mathematischen Operationen > Das Beispiel beschreibt das in Python implementierte rekursive neuronale Netzwerk. Teilen Sie es als Referenz mit allen. Die Details lauten wie folgt:


Ausgabe ausführen:
# Recurrent Neural Networks
import copy, numpy as np
np.random.seed(0)
# compute sigmoid nonlinearity
def sigmoid(x):
  output = 1/(1+np.exp(-x))
  return output
# convert output of sigmoid function to its derivative
def sigmoid_output_to_derivative(output):
  return output*(1-output)
# training dataset generation
int2binary = {}
binary_dim = 8
largest_number = pow(2,binary_dim)
binary = np.unpackbits(
  np.array([range(largest_number)],dtype=np.uint8).T,axis=1)
for i in range(largest_number):
  int2binary[i] = binary[i]
# input variables
alpha = 0.1
input_dim = 2
hidden_dim = 16
output_dim = 1
# initialize neural network weights
synapse_0 = 2*np.random.random((input_dim,hidden_dim)) - 1
synapse_1 = 2*np.random.random((hidden_dim,output_dim)) - 1
synapse_h = 2*np.random.random((hidden_dim,hidden_dim)) - 1
synapse_0_update = np.zeros_like(synapse_0)
synapse_1_update = np.zeros_like(synapse_1)
synapse_h_update = np.zeros_like(synapse_h)
# training logic
for j in range(10000):
  # generate a simple addition problem (a + b = c)
  a_int = np.random.randint(largest_number/2) # int version
  a = int2binary[a_int] # binary encoding
  b_int = np.random.randint(largest_number/2) # int version
  b = int2binary[b_int] # binary encoding
  # true answer
  c_int = a_int + b_int
  c = int2binary[c_int]
  # where we'll store our best guess (binary encoded)
  d = np.zeros_like(c)
  overallError = 0
  layer_2_deltas = list()
  layer_1_values = list()
  layer_1_values.append(np.zeros(hidden_dim))
  # moving along the positions in the binary encoding
  for position in range(binary_dim):
    # generate input and output
    X = np.array([[a[binary_dim - position - 1],b[binary_dim - position - 1]]])
    y = np.array([[c[binary_dim - position - 1]]]).T
    # hidden layer (input ~+ prev_hidden)
    layer_1 = sigmoid(np.dot(X,synapse_0) + np.dot(layer_1_values[-1],synapse_h))
    # output layer (new binary representation)
    layer_2 = sigmoid(np.dot(layer_1,synapse_1))
    # did we miss?... if so, by how much?
    layer_2_error = y - layer_2
    layer_2_deltas.append((layer_2_error)*sigmoid_output_to_derivative(layer_2))
    overallError += np.abs(layer_2_error[0])
    # decode estimate so we can print(it out)
    d[binary_dim - position - 1] = np.round(layer_2[0][0])
    # store hidden layer so we can use it in the next timestep
    layer_1_values.append(copy.deepcopy(layer_1))
  future_layer_1_delta = np.zeros(hidden_dim)
  for position in range(binary_dim):
    X = np.array([[a[position],b[position]]])
    layer_1 = layer_1_values[-position-1]
    prev_layer_1 = layer_1_values[-position-2]
    # error at output layer
    layer_2_delta = layer_2_deltas[-position-1]
    # error at hidden layer
    layer_1_delta = (future_layer_1_delta.dot(synapse_h.T) + layer_2_delta.dot(synapse_1.T)) * sigmoid_output_to_derivative(layer_1)
    # let's update all our weights so we can try again
    synapse_1_update += np.atleast_2d(layer_1).T.dot(layer_2_delta)
    synapse_h_update += np.atleast_2d(prev_layer_1).T.dot(layer_1_delta)
    synapse_0_update += X.T.dot(layer_1_delta)
    future_layer_1_delta = layer_1_delta
  synapse_0 += synapse_0_update * alpha
  synapse_1 += synapse_1_update * alpha
  synapse_h += synapse_h_update * alpha
  synapse_0_update *= 0
  synapse_1_update *= 0
  synapse_h_update *= 0
  # print(out progress)
  if j % 1000 == 0:
    print("Error:" + str(overallError))
    print("Pred:" + str(d))
    print("True:" + str(c))
    out = 0
    for index,x in enumerate(reversed(d)):
      out += x*pow(2,index)
    print(str(a_int) + " + " + str(b_int) + " = " + str(out))
    print("------------")
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