写一个基于tensorflow实现在多变量时序预测任务中,利用多头注意力机制求得各变量之间的相关系的代码

时间: 2024-05-05 10:16:39 浏览: 10
以下是一个基于tensorflow的多变量时序预测任务的代码,其中包含了多头注意力机制来求解各变量之间的相关性: ```python import tensorflow as tf import numpy as np # 定义输入变量的维度 num_inputs = 3 num_outputs = 1 # 定义神经网络的超参数 num_epochs = 100 batch_size = 16 learning_rate = 0.001 num_heads = 4 # 定义输入数据和输出数据 x = np.random.randn(100, num_inputs) y = np.random.randn(100, num_outputs) # 定义输入占位符 inputs = tf.placeholder(tf.float32, shape=[None, num_inputs]) targets = tf.placeholder(tf.float32, shape=[None, num_outputs]) # 定义多头注意力机制的函数 def multi_head_attention(inputs, num_heads): # 获取输入数据的维度 input_dim = inputs.get_shape().as_list()[-1] # 计算每个头的维度 head_dim = input_dim // num_heads # 分割输入数据,每个头的维度为head_dim inputs_split = tf.split(inputs, num_heads, axis=-1) # 定义查询向量、键向量和值向量的权重矩阵 wq = tf.Variable(tf.random_normal([input_dim, head_dim])) wk = tf.Variable(tf.random_normal([input_dim, head_dim])) wv = tf.Variable(tf.random_normal([input_dim, head_dim])) # 计算查询向量、键向量和值向量 q = tf.matmul(inputs_split, wq) k = tf.matmul(inputs_split, wk) v = tf.matmul(inputs_split, wv) # 计算注意力分数 attention_scores = tf.matmul(q, tf.transpose(k, [0, 2, 1])) # 对注意力分数进行归一化 attention_scores_normalized = tf.nn.softmax(attention_scores, axis=-1) # 计算注意力加权后的值向量 attention_output = tf.matmul(attention_scores_normalized, v) # 将多头注意力加权后的值向量拼接起来 attention_output_concat = tf.concat(attention_output, axis=-1) # 定义多头注意力机制的输出矩阵 wo = tf.Variable(tf.random_normal([input_dim, input_dim])) # 对多头注意力机制的输出进行线性变换 output = tf.matmul(attention_output_concat, wo) return output # 定义神经网络的结构 def neural_network(inputs): # 定义多头注意力机制的输出 multi_head_attention_output = multi_head_attention(inputs, num_heads) # 对多头注意力机制的输出进行全连接层的处理 fc1 = tf.layers.dense(multi_head_attention_output, 128, activation=tf.nn.relu) fc2 = tf.layers.dense(fc1, 64, activation=tf.nn.relu) fc3 = tf.layers.dense(fc2, 32, activation=tf.nn.relu) # 对全连接层的输出进行线性变换 output = tf.layers.dense(fc3, num_outputs) return output # 定义损失函数和优化器 predictions = neural_network(inputs) loss = tf.reduce_mean(tf.square(predictions - targets)) optimizer = tf.train.AdamOptimizer(learning_rate).minimize(loss) # 训练神经网络 with tf.Session() as sess: sess.run(tf.global_variables_initializer()) for epoch in range(num_epochs): num_batches = int(len(x) / batch_size) for i in range(num_batches): # 获取当前批次的数据 x_batch = x[i * batch_size:(i + 1) * batch_size] y_batch = y[i * batch_size:(i + 1) * batch_size] # 运行优化器 _, loss_val = sess.run([optimizer, loss], feed_dict={inputs: x_batch, targets: y_batch}) # 打印当前迭代的损失值 print('Epoch:', epoch + 1, 'Loss:', loss_val) # 使用训练好的模型进行预测 predictions_val = sess.run(predictions, feed_dict={inputs: x}) ```

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