深度学习——循环神经网络(RNN)

一、首先我们了解一下神经网络基础:

神经网络我们可以当做是能够拟合任意函数的黑盒子,只要训练数据足够,给定特定的x,就能得到希望的y,神经网络结构图如下:

深度学习——循环神经网络(RNN)_第1张图片

 将神经网络模型训练好之后,在输入层给定一个x,通过网络之后就能够在输出层得到特定的y,大致了解网络模型之后,我们接下来分析一下RNN(循环神经网络)

二、循环神经网络的作用

       当我们在理解一句话意思时,孤立的理解这句话的每个词是不够的,我们需要处理这些词连接起来的整个序列; 当我们处理视频的时候,我们也不能只单独的去分析每一帧,而要分析这些帧连接起来的整个序列。

以nlp的一个最简单词性标注任务来说,将我 吃 苹果 三个单词标注词性为 我/nn 吃/v 苹果/nn。

那么这个任务的输入就是:我   吃  苹果 (已经分词好的句子)

这个任务的输出是:我 / nn 吃 / v 苹果/nn(词性标注好的句子)

对于这个任务来说,我们当然可以直接用普通的神经网络来做,给网络的训练数据格式了就是我-> 我/nn 这样的多个单独的单词->词性标注好的单词。

但是很明显,一个句子中,前一个单词其实对于当前单词的词性预测是有很大影响的,比如预测苹果的时候,由于前面的吃是一个动词,那么很显然苹果作为名词的概率就会远大于动词的概率,因为动词后面接名词很常见,而动词后面接动词很少见。

为了解决一些这样类似的问题,能够更好的处理序列的信息,RNN就诞生了。

三、RNN结构

3.1 简单的循环神经网络

它由输入层、一个隐藏层和一个输出层组成:

                               深度学习——循环神经网络(RNN)_第2张图片

       如果把上面有W的那个带箭头的圈去掉,它就变成了最普通的全连接神经网络。x是一个向量,它表示输入层的值(这里面没有画出来表示神经元节点的圆圈);s是一个向量,它表示隐藏层的值(这里隐藏层面画了一个节点,你也可以想象这一层其实是多个节点,节点数与向量s的维度相同);U是输入层到隐藏层的权重矩阵,o也是一个向量,它表示输出层的值;V是隐藏层到输出层的权重矩阵。那么,现在我们来看看W是什么。循环神经网络的隐藏层的值s不仅仅取决于当前这次的输入x,还取决于上一次隐藏层的值s。权重矩阵 W就是隐藏层上一次的值作为这一次的输入的权重。

对应的具体图:

深度学习——循环神经网络(RNN)_第3张图片

 我们把上面的图展开(RNN时间线展开图):

深度学习——循环神经网络(RNN)_第4张图片

网络在t时刻接收到输入​之后,隐藏层的值是​​​​​​​​​​​​​​,输出值是​​​​​​​关键一点是,的值不仅仅取决于,还取决于​​​​​​​。我们可以用下面的公式来表示循环神经网络的计算方法:

                                        深度学习——循环神经网络(RNN)_第5张图片

以上只是RNN最基本的几个知识点,后续再更新。

 

 

 

 

 

 

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