为什么LSTM的导数被设置为零

我正在查看下面的代码:

class LstmParam:    def __init__(self, mem_cell_ct, x_dim):        self.mem_cell_ct = mem_cell_ct        self.x_dim = x_dim        concat_len = x_dim + mem_cell_ct        # 权重矩阵        self.wg = rand_arr(-0.1, 0.1, mem_cell_ct, concat_len)        self.wi = rand_arr(-0.1, 0.1, mem_cell_ct, concat_len)         self.wf = rand_arr(-0.1, 0.1, mem_cell_ct, concat_len)        self.wo = rand_arr(-0.1, 0.1, mem_cell_ct, concat_len)        # 偏置项        self.bg = rand_arr(-0.1, 0.1, mem_cell_ct)         self.bi = rand_arr(-0.1, 0.1, mem_cell_ct)         self.bf = rand_arr(-0.1, 0.1, mem_cell_ct)         self.bo = rand_arr(-0.1, 0.1, mem_cell_ct)         # 差异(损失函数相对于所有参数的导数)        self.wg_diff = np.zeros((mem_cell_ct, concat_len))         self.wi_diff = np.zeros((mem_cell_ct, concat_len))         self.wf_diff = np.zeros((mem_cell_ct, concat_len))         self.wo_diff = np.zeros((mem_cell_ct, concat_len))         self.bg_diff = np.zeros(mem_cell_ct)         self.bi_diff = np.zeros(mem_cell_ct)         self.bf_diff = np.zeros(mem_cell_ct)         self.bo_diff = np.zeros(mem_cell_ct)     def apply_diff(self, lr = 1):        self.wg -= lr * self.wg_diff        self.wi -= lr * self.wi_diff        self.wf -= lr * self.wf_diff        self.wo -= lr * self.wo_diff        self.bg -= lr * self.bg_diff        self.bi -= lr * self.bi_diff        self.bf -= lr * self.bf_diff        self.bo -= lr * self.bo_diff        # 将差异重置为零        self.wg_diff = np.zeros_like(self.wg)        self.wi_diff = np.zeros_like(self.wi)         self.wf_diff = np.zeros_like(self.wf)         self.wo_diff = np.zeros_like(self.wo)         self.bg_diff = np.zeros_like(self.bg)        self.bi_diff = np.zeros_like(self.bi)         self.bf_diff = np.zeros_like(self.bf)         self.bo_diff = np.zeros_like(self.bo) 

我不明白为什么这么早就要对self.wg_diff = np.zeros((mem_cell_ct, concat_len))应用导数。我不确定这里发生了什么。我也困惑为什么它们被设置为零。如果有人能解释一下为什么这样做,那将不胜感激。


回答:

像这样的代码行

self.wg_diff = np.zeros((mem_cell_ct, concat_len)) 

并不是在应用导数,它只是在初始化一个数组,这个数组稍后将保存损失函数相对于wg数组中值的导数。

apply_diff中,梯度在这里被应用:

self.wg -= lr * self.wg_diff

重要的是:在调用__init__函数创建LstmParam的一个实例和调用apply_diff来应用梯度之间,不同的代码(你没有展示的代码)必须修改self.wg_diff,这样它实际上包含导数。

为了计算梯度,

  • 需要使用一些数据作为输入进行前向传递,并计算输出,其中计算涉及到wg中的值。
  • 然后将输出与期望的正确输出进行比较,使用损失函数。
  • 计算损失后,反向传递计算梯度(损失函数相对于所有参与计算输出的权重的导数)。反向传递用实际值填充self.wg_diff

为了完整性,接下来的这行代码

self.wg_diff = np.zeros_like(self.wg)

是在重置梯度数组,以便进行下一次反向传递。

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