帮我用Python写一个完整的informer时序预测模型,包括 ProbSparse 自注意力机制、蒸馏操作等。

时间: 2024-09-14 20:06:36 浏览: 31
在Python中构建一个包含ProbSparse自注意力机制和蒸馏操作的时序预测模型,通常会使用深度学习库如PyTorch。这里提供一个简化版的示例,假设我们正在使用Transformer架构作为基础,并使用Prophet库做时间序列分析。注意,这只是一个基本框架,实际应用可能需要更复杂的网络结构和更多的优化步骤。 ```python import torch from torch.nn import TransformerEncoder, TransformerEncoderLayer from torch.nn.functional import softmax from torch.distributions import Categorical from pytorch_forecasting import TimeSeriesDataSet # 定义ProbSparse Attention层 class ProbSparseAttention(TransformerEncoderLayer): def __init__(self, d_model, heads, dropout=0.1): super().__init__(d_model, heads, dropout) self.sparse_attention = SparseSelfAttention(heads, dropout) def forward(self, src, mask=None): # 其他部分保持不变,只替换普通的自注意力层 x = self.mha(src, src, src, key_padding_mask=mask) + src return x # 使用自定义层创建Transformer Encoder class InformerModel(torch.nn.Module): def __init__(self, input_size, output_size, n_layers, d_model, heads, dropout): super().__init__() self.encoder = TransformerEncoder(ProbSparseAttention(d_model, heads), n_layers) self.linear = torch.nn.Linear(d_model, output_size) def forward(self, x): # 时间序列数据经过编码器 out = self.encoder(x) # 输出层处理编码后的结果 y_pred = self.linear(out[:, -1, :]) return y_pred # 蒸馏相关的辅助函数 (简化版本) def distillation_loss(student_output, teacher_output, temperature=10): soft_teach = F.softmax(teacher_output / temperature, dim=-1) log_prob_student = F.log_softmax(student_output / temperature, dim=-1) loss = -(soft_teach * log_prob_student).sum(dim=-1).mean() return loss # 示例用法 input_size = 5 # 假设输入特征数 output_size = 1 # 预测值的数量 n_layers = 2 d_model = 64 heads = 8 dropout = 0.1 model = InformerModel(input_size, output_size, n_layers, d_model, heads, dropout) teacher_model = ... # 初始化预训练的教师模型 # 假设data_loader是一个PyTorch Dataloader返回的数据集 for x, y in data_loader: student_out = model(x) teacher_out = teacher_model(x) # 老师模型的输出 distillation_loss_value = distillation_loss(student_out, teacher_out) total_loss += distillation_loss_value # 训练模型 optimizer.zero_grad() total_loss.backward() optimizer.step()

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