PSO优化LSTM的python,pytorch代码

时间: 2023-11-12 16:41:14 浏览: 43
以下是使用PyTorch实现PSO优化LSTM的Python代码示例: ```python import torch import torch.nn as nn import numpy as np # 定义LSTM模型 class LSTM(nn.Module): def __init__(self, input_dim, hidden_dim, layer_dim, output_dim): super(LSTM, self).__init__() self.hidden_dim = hidden_dim self.layer_dim = layer_dim self.lstm = nn.LSTM(input_dim, hidden_dim, layer_dim, batch_first=True) self.fc = nn.Linear(hidden_dim, output_dim) def forward(self, x): h0 = torch.zeros(self.layer_dim, x.size(0), self.hidden_dim).requires_grad_() c0 = torch.zeros(self.layer_dim, x.size(0), self.hidden_dim).requires_grad_() out, (hn, cn) = self.lstm(x, (h0.detach(), c0.detach())) out = self.fc(out[:, -1, :]) return out # 定义PSO算法 class PSO(): def __init__(self, pop_size, dim, max_iter, lr, c1, c2, w): self.pop_size = pop_size self.dim = dim self.max_iter = max_iter self.lr = lr self.c1 = c1 self.c2 = c2 self.w = w self.v = torch.zeros((pop_size, dim)) self.pos = torch.rand((pop_size, dim)) self.fitness = torch.zeros(pop_size) self.pbest = self.pos.clone() self.gbest = self.pos[0].clone() def update(self, fitness): self.fitness = fitness self.pbest = torch.where(fitness > self.fitness, self.pos, self.pbest) self.gbest = self.pos[self.fitness.argmax()] r1 = torch.rand((self.pop_size, self.dim)) r2 = torch.rand((self.pop_size, self.dim)) self.v = self.w * self.v + self.c1 * r1 * (self.pbest - self.pos) + self.c2 * r2 * (self.gbest - self.pos) self.pos = self.pos + self.lr * self.v # 定义损失函数 def loss_fn(y_pred, y_true): criterion = nn.MSELoss() loss = criterion(y_pred, y_true) return loss # 定义训练函数 def train(model, pso, x_train, y_train): for i in range(pso.max_iter): fitness = torch.zeros(pso.pop_size) for j in range(pso.pop_size): # 使用pso算法更新模型参数 model.load_state_dict(dict(zip(model.state_dict().keys(), pso.pos[j]))) # 计算模型损失 y_pred = model(x_train) loss = loss_fn(y_pred, y_train) fitness[j] = 1 / (1 + loss.item()) # 更新pso算法参数 pso.update(fitness) # 使用最优参数重新训练模型 model.load_state_dict(dict(zip(model.state_dict().keys(), pso.gbest))) y_pred = model(x_train) loss = loss_fn(y_pred, y_train) return model, loss.item() # 模型参数 input_dim = 1 hidden_dim = 32 layer_dim = 2 output_dim = 1 # 训练数据 x_train = np.array([[i] for i in range(100)]) y_train = np.sin(x_train) # 定义模型和PSO算法 model = LSTM(input_dim, hidden_dim, layer_dim, output_dim) pso = PSO(pop_size=10, dim=sum(p.numel() for p in model.parameters()), max_iter=100, lr=0.01, c1=2, c2=2, w=0.7) # 训练模型 model, loss = train(model, pso, torch.tensor(x_train).float().unsqueeze(dim=0), torch.tensor(y_train).float().unsqueeze(dim=0)) # 打印损失值和预测结果 print('loss:', loss) print('prediction:', model(torch.tensor(x_train).float().unsqueeze(dim=0)).detach().numpy()) ```

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