import torch.nn as nn >>> import torch >>> rnn = nn.LSTM(5, 6, 2) >>> input = torch.randn(1, 3, 5) >>> h0 = torch.randn(2, 3, 6) >>> c0 = torch.randn(2, 3, 6) >>> output, (hn, cn) = rnn(input, (h0, c0)) 打印hn数据后发现其中包含output数据也就是h1数据,但一部分数据并不是h0,那它是什么?

时间: 2024-04-26 07:26:26 浏览: 52
在 PyTorch 中,LSTM 模型的隐藏状态和细胞状态都是一个元组,其中第一个元素表示最后一个时间步的隐藏状态,第二个元素表示最后一个时间步的细胞状态。因此,在上面的代码中,(hn, cn) 是一个元组,其中 hn 表示最后一个时间步的隐藏状态,cn 表示最后一个时间步的细胞状态。而在调用 LSTM 模型时,如果不提供初始隐藏状态和细胞状态,PyTorch 会使用全零张量作为默认值。因此,如果打印最初的隐藏状态 h0,可能会看到其中包含一些非零元素,这些元素是 PyTorch 自动生成的默认值,与最终的隐藏状态 hn 不同。
相关问题

>>> import torch.nn as nn >>> import torch >>> rnn = nn.LSTM(5, 6, 2) >>> input = torch.randn(1, 3, 5) >>> h0 = torch.randn(2, 3, 6) >>> c0 = torch.randn(2, 3, 6) >>> output, (hn, cn) = rnn(input, (h0, c0))

这是一个使用 PyTorch 实现的 LSTM 模型的示例代码。具体来说,这个模型有 5 个输入特征,6 个隐藏单元,2 层 LSTM。输入数据的形状为 (1, 3, 5),其中 1 表示 batch size,3 表示序列长度,5 表示每个时间步的特征数。h0 和 c0 是 LSTM 的初始隐藏状态和细胞状态,形状为 (2, 3, 6),其中 2 表示层数,3 表示 batch size,6 表示隐藏单元数。模型的输出为 output,形状为 (1, 3, 6),表示每个时间步的输出特征,同时还返回了最后一个时间步的隐藏状态 hn 和细胞状态 cn,形状均为 (2, 3, 6)。

import torch.nn as nn >>> import torch >>> rnn = nn.LSTM(5, 6, 2) >>> input = torch.randn(1, 3, 5) >>> h0 = torch.randn(2, 3, 6) >>> c0 = torch.randn(2, 3, 6) >>> output, (hn, cn) = rnn(input, (h0, c0)) 打印hn数据后发现其中包含output数据,那么还有一部分数据是什么?

在 LSTM 模型中,每个时间步的输出 output 是根据当前的输入和前一个时间步的隐藏状态计算得到的,而当前时间步的隐藏状态 hn 和细胞状态 cn 则是根据当前的输入和前一个时间步的隐藏状态和细胞状态计算得到的,它们的计算方式如下: ``` i_t = sigmoid(W_{ii} x_t + b_{ii} + W_{hi} h_{t-1} + b_{hi}) f_t = sigmoid(W_{if} x_t + b_{if} + W_{hf} h_{t-1} + b_{hf}) g_t = tanh(W_{ig} x_t + b_{ig} + W_{hg} h_{t-1} + b_{hg}) o_t = sigmoid(W_{io} x_t + b_{io} + W_{ho} h_{t-1} + b_{ho}) c_t = f_t * c_{t-1} + i_t * g_t h_t = o_t * tanh(c_t) ``` 其中,x_t 表示当前时间步的输入,h_{t-1} 和 c_{t-1} 分别表示前一个时间步的隐藏状态和细胞状态,i_t、f_t、g_t 和 o_t 分别表示输入门、遗忘门、记忆门和输出门,W 和 b 分别表示模型的权重和偏置。在上面的代码中,(hn, cn) 是最后一个时间步的隐藏状态和细胞状态,也就是模型经过多个时间步的计算后得到的最终状态,其中包含了所有时间步的信息,包括每个时间步的输入和输出。而 output 只包含每个时间步的输出。
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import torch import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F class HybridAttentionPooling(nn.Module): def __init__(self, d_model, num_heads=4, lstm_layers=2): super().__init__() # LSTM层,提取双向上下文信息 self.lstm = nn.LSTM( input_size=d_model, hidden_size=d_model, num_layers=lstm_layers, bidirectional=True, batch_first=True ) # 多头注意力池化层 self.num_heads = num_heads self.query = nn.Parameter(torch.randn(num_heads, d_model * 2)) # 使用LSTM的双向输出 self.scale = (d_model * 2) ** -0.5 # LSTM双向输出的维度 self.out_proj = nn.Linear(d_model * 2 * num_heads, d_model) self.norm = nn.LayerNorm(d_model) def forward(self, x): """ x : (B, L, d_model) 输入数据 """ B, L, _ = x.shape # 1. 使用LSTM提取双向上下文信息 lstm_out, _ = self.lstm(x) # (B, L, d_model*2) # 2. 使用查询向量与LSTM输出计算注意力 queries = self.query.unsqueeze(0) * self.scale # (1, num_heads, d_model*2) keys = lstm_out.transpose(1, 2) # (B, d_model*2, L) # 计算注意力得分 attn = torch.matmul( queries, # (1, num_heads, d_model*2) keys.unsqueeze(1) # (B, 1, d_model*2, L) ) # -> (B, num_heads, 1, L) attn = attn.squeeze(2) # (B, num_heads, L) # Softmax归一化 attn = F.softmax(attn, dim=-1) # 优化计算,避免 repeat_interleave 增加内存开销 lstm_out_heads = lstm_out.unsqueeze(1).expand(-1, self.num_heads, -1, -1) # (B, num_heads, L, d_model*2) # 聚合注意力加权和 attn_heads = attn.unsqueeze(-1) # (B, num_heads, L, 1) pooled = torch.sum(attn_heads * lstm_out_heads, dim=2) # (B, num_heads, d_model*2) # 展平为一个向量 pooled = pooled.reshape(B, -1) # (B, num_heads * d_model*2) # 线性变换到原始维度 pooled = self.out_proj(pooled) # 归一化 return self.norm(pooled)

import h5py import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torch.utils.data import DataLoader, TensorDataset import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # ------------------------- 1. 数据加载(h5py) ------------------------- def load_hdf5_data(file_path): with h5py.File(file_path, 'r') as f: # 检查HDF5文件结构 print("HDF5文件结构:", list(f.keys())) # 确认变量路径(根据实际保存的键名调整) X = np.array(f['X']) # 维度: (num_samples, 64, 2) y = np.array(f['y']) # 维度: (num_samples, 128) # 转换为PyTorch张量并调整维度顺序 X_tensor = torch.from_numpy(X.astype(np.float32)).permute(2, 0, 1,) # (batch, 2, 64) y_tensor = torch.from_numpy(y.astype(np.float32)).permute((1,0)) return X_tensor, y_tensor # ------------------------- 2. 模型定义 ------------------------- class JointEstimationModel(nn.Module): def __init__(self, input_dim=64, output_dim=128): super().__init__() self.conv1d = nn.Conv1d(in_channels=2, out_channels=64, kernel_size=3, padding=1) self.lstm = nn.LSTM(input_size=64, hidden_size=128, batch_first=True) self.fc1 = nn.Linear(64 * 128, 256) self.fc2 = nn.Linear(256, output_dim) self.sigmoid = nn.Sigmoid() def forward(self, x): x = torch.relu(self.conv1d(x)) # 输出: (batch, 64, 64) x = x.permute(0, 2, 1) # 调整维度: (batch, 64, 64) x, _ = self.lstm(x) # 输出: (batch, 64, 128) x = x.reshape(x.size(0), -1) # 展平: (batch, 64*128) x = torch.relu(self.fc1(x)) x = self.fc2(x) return self.sigmoid(x) # ------------------------- 3. 训练函数 ------------------------- def train_model(train_loader, model, criterion, optimizer, device): model.train() total_loss = 0.0 for inputs, labels in train_loader: inputs, labels = inputs.to(device), labels.to(device) optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step()

import torch import numpy as np from torch import nn, optim from torch.nn.utils.rnn import pad_sequence # 如果没有安装Jellyfish库,可以用其他方法处理序列 # 定义词典:单词到索引映射,假设有5个不同的单词 word_to_idx = { 'cat': 0, 'dog': 1, 'apple': 2, 'banana': 3, 'orange': 4 } # 加载训练数据和测试数据,这里简单模拟,假设序列长度为5 training_data = [ ['cat', 'dog', 'apple'], ['banana', 'orange'], ['cat', 'dog', 'apple', 'banana'] ] test_data = [ ['apple', 'banana', 'orange'], ['dog', 'cat'] ] # 定义模型参数 batch_size = 2 seq_len = 5 hidden_size = 128 embedding_size = 100 class SimpleLSTM(nn.Module): def __init__(self, vocab_size, hidden_size, embedding_size): super().__init__() self.embedding = nn.Embedding(vocab_size, embedding_size) self.lstm = nn.LSTM(hidden_size, hidden_size, num_layers=1) self.fc = nn.Linear(hidden_size, hidden_size) def forward(self, x): # 假设x是 tensor形式,形状为 (batch_size, seq_len) x_embed = self.embedding(x) # 形状为 (batch_size, seq_len, embedding_size) lstm_out, (hn, cn) = self.lstm(x_embed) output = self.fc(hn.mean(dim=1)) # 取最后一个时间步的输出 return output # 初始化模型 model = SimpleLSTM(len(word_to_idx), hidden_size, embedding_size) # 定义优化器 optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) # 定义损失函数(交叉熵损失) criterion = nn.CrossEntropyLoss() # 训练循环 num_epochs = 10 for epoch in range(num_epochs): # 将数据转换为 tensors 并进行处理 train_sequences = [torch.tensor(s, dtype=torch.long) for s in training_data] train_labels = torch.tensor([0]*len(training_data), dtype=torch.long) sequences = pad_sequence(train_sequences, padding_value=9999) labels = torch.zeros(len(sequences)//seq_len * batch_size) # 前向传播 outputs = model(sequences[:, :seq_len]) loss = criterion(outputs, labels) # 反向传播和优化 optimizer.zero_grad() loss.backward() optimizer.step() print(f'Epoch {epoch+1}, Loss: {loss.item():.4f}') # 测试模型 test_sequences = [torch.tensor(s, dtype=torch.long) for s in test_data] test_labels = torch.tensor([0]*len(test_data), dtype=torch.long) test_sequences_padded = pad_sequence(test_sequences, padding_value=9999) with torch.no_grad(): outputs = model(test_sequences_padded[:, :seq_len]) _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) print("Test Accuracy:", np.mean(predicted == test_labels))代码检查

class RNN(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, output_size): super(RNN, self).__init__() self.hidden_size = hidden_size self.num_layers = num_layers # self.rnn = nn.GRU(input_size, hidden_size, num_layers, batch_first=True,bidirectional=True) self.rnn = nn.GRU(input_size, hidden_size, num_layers, batch_first=True, dropout=0.5) self.dropout = nn.Dropout(0.5) self.bn = nn.BatchNorm1d(hidden_size) self.fc = nn.Linear(hidden_size, output_size) def forward(self, x): # print(x.shape)32, 1, 100 h0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(0), self.hidden_size).to(x.device) out, h = self.rnn(x, h0) out = out[:, -1, :] out = self.bn(out) out = self.dropout(out) out = self.fc(out) return out ource_data = pd.read_csv("/mnt/pycharm_project_558/zuizhong/Arab_Pack.csv") # source_data = pd.read_csv("/mnt/pycharm_project_558/zuizhong/AllData.csv") source_sequence = source_data.iloc[:, 1:-1].values source_label = source_data.iloc[:, -1] sentences = [list(seq) for seq in source_sequence] # 训练Word2Vec模型 # vector_size: 嵌入向量的维度 # window: 上下文窗口大小 # min_count: 忽略总频率低于此值的所有单词 # workers: 训练模型时使用的线程数 model = Word2Vec(sentences, vector_size=1000, window=5, min_count=1, workers=4) processed_sequences = [protein_to_embedding(protein_sequence, model) for protein_sequence in source_sequence] processed_sequences = np.array(processed_sequences) source_train, source_test, source_train_label, source_test_label, = train_test_split(processed_sequences, source_label, test_size=0.3, random_state=300) source_feature_tensor = torch.tensor(source_train, dtype=torch.float32) source_test_feature_tensor = torch.tensor(source_test, dtype=torch.float32) # target_feature_tensor = torch.tensor(target_train, dtype=torch.float32) # test_feature_tensor = torch.tensor(target_test, dtype=torch.float32) source_labels_tensor = torch.tensor(source_train_label.values, dtype=torch.long) source_test_labels_tensor = torch.tensor(source_test_label.values, dtype=torch.long) # target_labels_tensor = torch.tensor(target_train_label.values, dtype=torch.long) # test_labels_tensor = torch.tensor(target_test_label.values, dtype=torch.long) # print("source_feature_tensor.shape", source_feature_tensor.shape) # print(source_feature_tensor.shape) # 定义数据集和加载器 source_dataset = TensorDataset(source_feature_tensor, source_labels_tensor) source_loader = DataLoader(source_dataset, batch_size=32, shuffle=True) source_test_loader = DataLoader(TensorDataset(source_test_feature_tensor, source_test_labels_tensor), batch_size=32, shuffle=True) # d_model = 100 # model = TransferNet( # d_model=d_model, d_state=16, d_conv=4, expand=2, num_classes=2).to(DEVICE) model = RNN(1000, 64, 2, 2).to(DEVICE) # model = SimpleCNN().to(DEVICE) # optimizer = model.get_optimizer() optimizer = torch.optim.SGD( model.parameters(), lr=0.001, # 使用更大的学习率 momentum=0.9 )结果测试损失上升,训练损失下降怎么办啊,已经调试了很多遍

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