我似乎在任何地方都找不到这个具体问题的答案。我正在从头开始重新创建一个LSTM,因为我想更好地理解它。
我已经画出了我目前对LSTM的理解,并将其附加到这篇文章中。
如果它接受h(t-1)并将其与x(t)连接起来,那将生成一个比h(t-1)更大的向量。随后对这个连接的向量应用Sigmoid函数,并对细胞状态应用tanh函数,然后将它们相乘。这将产生新的隐藏状态。
那么,为什么h(t)的大小不会比h(t-1)大呢?为什么隐藏状态不会随着每个时间步长而增长呢?
回答:
嗯,图表中的一些步骤中隐藏了一些投影步骤。图表中的“sigmoid”符号实际上意味着对线性投影操作的输出应用sigmoid函数。也就是说,使用@
表示矩阵乘法,numpy
风格,你并不是简单地取sigmoid([h(t-1); x(t)])
,你实际上是在取sigmoid(W @ x(t) + U @ h(t-1))
(暂时不考虑偏置项),其中W, U
是具有学习参数的投影矩阵。
在矩阵世界中,这确实与连接hx(t) = [h(t-1); x(t)]
并学习适当大小的参数V
数学上是等价的,使得V @ hx(t)
是你的sigmoid的输入。实际上,V
只是上面U, W
的水平连接(按该顺序)。
现在,让我们通过你图表中的例子来看看。你有h(t-1)
的形状为(3,)
和x(t)
的形状为(2,)
,我们将学习W
的形状为(3, 2)
和U
的形状为(3, 3)
,以产生最终输出形状为(3,)
,这与h(t-1)
相同。请注意,如果我们决定将这个表示为形状为(5,)
的连接向量hx(t)
,确实,我们可以将U, W
水平合并以达到形状为(3, 5)
的东西——这仍然产生所需形状为(3,)
的最终输出。
要达到h(t)
,你需要再进行一次与细胞状态项的逐元素乘法(在你图表中标记为x
的节点处),但这也具有形状(3,)
。
维基百科页面也提供了所有操作和维度的精确概述,这是Gers, Schmidhuber和Cummins的第2节中提供的方程的更紧凑形式。