Вопрос двунаправленного вывода LSTM в PyTorch - PullRequest
Новая
       32

Вопрос двунаправленного вывода LSTM в PyTorch

0 голосов
/ 26 октября 2018

Привет У меня есть вопрос о том, как получить правильный результат из вывода модуля BI-LSTM.

Предположим, у меня есть последовательность из 10 длин, которая подается в однослойный модуль LSTM с 100 скрытыми единицами: 

lstm = nn.LSTM(5, 100, 1, bidirectional=True)

output будет иметь форму: 

[10 (seq_length), 1 (batch),  200 (num_directions * hidden_size)]
# or according to the doc, can be viewed as
[10 (seq_length), 1 (batch),  2 (num_directions), 100 (hidden_size)]

Если я хочу получить 3-й (1-индексный) выходной сигнал в обоих направлениях (два вектора по 100 дим), как я могу сделать это правильно?

Я знаю, output[2, 0] даст мне 200-мерный вектор. Представляет ли этот вектор 200 затемнения выход 3-го входа в обоих направлениях?

Меня беспокоит то, что при обратной подаче 3-й (1-индексный) выходной вектор вычисляется из 8-го (1-индексного) входа, верно?

Будет ли pytorch автоматически позаботиться об этом и сгруппировать вывод с учетом направления?

Спасибо!

Ответы [ 2 ]

0 голосов
/ 01 марта 2019

Я знаю, что вывод [2, 0] даст мне 200-мерный вектор.Представляет ли этот 200-димерный вектор выход 3-го входа в обоих направлениях?

Ответ - ДА .

Тензор output на выходе модуля LSTM является объединением прямого выхода LSTM и обратного выхода LSTM в соответствующем положении входной последовательности.И h_n тензор - это вывод последней отметки времени, который является выводом токена lsat в прямом LSTM, но первым токеном в обратном LSTM. 

In [1]: import torch
   ...: lstm = torch.nn.LSTM(input_size=5, hidden_size=3, bidirectional=True)
   ...: seq_len, batch, input_size, num_directions = 3, 1, 5, 2
   ...: in_data = torch.randint(10, (seq_len, batch, input_size))
   ...: output, (h_n, c_n) = lstm(in_data)
   ...: 

In [2]: # output of shape (seq_len, batch, num_directions * hidden_size)
   ...: 
   ...: print(output)
   ...: 
tensor([[[ 0.0379,  0.0169,  0.2539,  0.2547,  0.0456, -0.1274]],

        [[ 0.7753,  0.0862, -0.0001,  0.3897,  0.0688, -0.0002]],

        [[ 0.7120,  0.2965, -0.3405,  0.0946,  0.0360, -0.0519]]],
       grad_fn=<CatBackward>)

In [3]: # h_n of shape (num_layers * num_directions, batch, hidden_size)
   ...: 
   ...: print(h_n)
   ...: 
tensor([[[ 0.7120,  0.2965, -0.3405]],

        [[ 0.2547,  0.0456, -0.1274]]], grad_fn=<ViewBackward>)

In [4]: output = output.view(seq_len, batch, num_directions, lstm.hidden_size)
   ...: print(output[-1, 0, 0])  # forward LSTM output of last token
   ...: print(output[0, 0, 1])  # backward LSTM output of first token
   ...: 
tensor([ 0.7120,  0.2965, -0.3405], grad_fn=<SelectBackward>)
tensor([ 0.2547,  0.0456, -0.1274], grad_fn=<SelectBackward>)

In [5]: h_n = h_n.view(lstm.num_layers, num_directions, batch, lstm.hidden_size)
   ...: print(h_n[0, 0, 0])  # h_n of forward LSTM
   ...: print(h_n[0, 1, 0])  # h_n of backward LSTM
   ...: 
tensor([ 0.7120,  0.2965, -0.3405], grad_fn=<SelectBackward>)
tensor([ 0.2547,  0.0456, -0.1274], grad_fn=<SelectBackward>)
0 голосов
/ 29 октября 2018

При использовании BiLSTM скрытые состояния направлений просто объединяются (вторая часть после середины - скрытое состояние для подачи в обратной последовательности).
Так что разделение по середине работает просто отлично.

Поскольку изменение формы выполняется справа налево, у вас не возникнет проблем с разделением двух направлений.

Вот небольшой пример: 

# so these are your original hidden states for each direction
# in this case hidden size is 5, but this works for any size
direction_one_out = torch.tensor(range(5))
direction_two_out = torch.tensor(list(reversed(range(5))))
print('Direction one:')
print(direction_one_out)
print('Direction two:')
print(direction_two_out)

# before outputting they will be concatinated 
# I'm adding here batch dimension and sequence length, in this case seq length is 1
hidden = torch.cat((direction_one_out, direction_two_out), dim=0).view(1, 1, -1)
print('\nYour hidden output:')
print(hidden, hidden.shape)

# trivial case, reshaping for one hidden state
hidden_reshaped = hidden.view(1, 1, 2, -1)
print('\nReshaped:')
print(hidden_reshaped, hidden_reshaped.shape)

# This works as well for abitrary sequence lengths as you can see here
# I've set sequence length here to 5, but this will work for any other value as well
print('\nThis also works for more multiple hidden states in a tensor:')
multi_hidden = hidden.expand(5, 1, 10)
print(multi_hidden, multi_hidden.shape)
print('Directions can be split up just like this:')
multi_hidden = multi_hidden.view(5, 1, 2, 5)
print(multi_hidden, multi_hidden.shape)

Выход: 

Direction one:
tensor([0, 1, 2, 3, 4])
Direction two:
tensor([4, 3, 2, 1, 0])

Your hidden output:
tensor([[[0, 1, 2, 3, 4, 4, 3, 2, 1, 0]]]) torch.Size([1, 1, 10])

Reshaped:
tensor([[[[0, 1, 2, 3, 4],
          [4, 3, 2, 1, 0]]]]) torch.Size([1, 1, 2, 5])

This also works for more multiple hidden states in a tensor:
tensor([[[0, 1, 2, 3, 4, 4, 3, 2, 1, 0]],

        [[0, 1, 2, 3, 4, 4, 3, 2, 1, 0]],

        [[0, 1, 2, 3, 4, 4, 3, 2, 1, 0]],

        [[0, 1, 2, 3, 4, 4, 3, 2, 1, 0]],

        [[0, 1, 2, 3, 4, 4, 3, 2, 1, 0]]]) torch.Size([5, 1, 10])
Directions can be split up just like this:
tensor([[[[0, 1, 2, 3, 4],
          [4, 3, 2, 1, 0]]],


        [[[0, 1, 2, 3, 4],
          [4, 3, 2, 1, 0]]],


        [[[0, 1, 2, 3, 4],
          [4, 3, 2, 1, 0]]],


        [[[0, 1, 2, 3, 4],
          [4, 3, 2, 1, 0]]],


        [[[0, 1, 2, 3, 4],
          [4, 3, 2, 1, 0]]]]) torch.Size([5, 1, 2, 5])

Надеюсь, это поможет! :)

...