Seq2Seq模型代码实现

时间: 2023-10-07 09:04:49 浏览: 62
Seq2Seq模型是指序列到序列模型,通常用于机器翻译、语音识别、摘要生成、对话生成等任务。其中,编码器将输入序列编码为一个向量,解码器则将该向量解码为输出序列。下面是一个简单的Seq2Seq模型代码实现,使用了Python和TensorFlow库: ```python import tensorflow as tf # 定义输入输出序列最大长度和词表大小 MAX_LENGTH = 100 VOCAB_SIZE = 10000 # 定义编码器 class Encoder(tf.keras.Model): def __init__(self, vocab_size, embedding_dim, enc_units): super(Encoder, self).__init__() self.enc_units = enc_units self.embedding = tf.keras.layers.Embedding(vocab_size, embedding_dim) self.gru = tf.keras.layers.GRU(enc_units, return_sequences=True, return_state=True) def call(self, x, hidden): x = self.embedding(x) output, state = self.gru(x, initial_state = hidden) return output, state def initialize_hidden_state(self, batch_size): return tf.zeros((batch_size, self.enc_units)) # 定义注意力层 class BahdanauAttention(tf.keras.layers.Layer): def __init__(self, units): super(BahdanauAttention, self).__init__() self.W1 = tf.keras.layers.Dense(units) self.W2 = tf.keras.layers.Dense(units) self.V = tf.keras.layers.Dense(1) def call(self, query, values): query_with_time_axis = tf.expand_dims(query, 1) score = self.V(tf.nn.tanh( self.W1(query_with_time_axis) + self.W2(values))) attention_weights = tf.nn.softmax(score, axis=1) context_vector = attention_weights * values context_vector = tf.reduce_sum(context_vector, axis=1) return context_vector, attention_weights # 定义解码器 class Decoder(tf.keras.Model): def __init__(self, vocab_size, embedding_dim, dec_units): super(Decoder, self).__init__() self.dec_units = dec_units self.embedding = tf.keras.layers.Embedding(vocab_size, embedding_dim) self.gru = tf.keras.layers.GRU(dec_units, return_sequences=True, return_state=True) self.fc = tf.keras.layers.Dense(vocab_size) self.attention = BahdanauAttention(dec_units) def call(self, x, hidden, enc_output): context_vector, attention_weights = self.attention(hidden, enc_output) x = self.embedding(x) x = tf.concat([tf.expand_dims(context_vector, 1), x], axis=-1) output, state = self.gru(x) output = tf.reshape(output, (-1, output.shape[2])) x = self.fc(output) return x, state, attention_weights # 定义损失函数和优化器 optimizer = tf.keras.optimizers.Adam() loss_object = tf.keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy(from_logits=True, reduction='none') def loss_function(real, pred): mask = tf.math.logical_not(tf.math.equal(real, 0)) loss_ = loss_object(real, pred) mask = tf.cast(mask, dtype=loss_.dtype) loss_ *= mask return tf.reduce_mean(loss_) # 定义模型 class Seq2Seq(tf.keras.Model): def __init__(self, vocab_size, embedding_dim, enc_units, dec_units, batch_size): super(Seq2Seq, self).__init__() self.batch_size = batch_size self.encoder = Encoder(vocab_size, embedding_dim, enc_units) self.decoder = Decoder(vocab_size, embedding_dim, dec_units) def call(self, inputs): inp, targ = inputs enc_hidden = self.encoder.initialize_hidden_state(self.batch_size) enc_output, enc_hidden = self.encoder(inp, enc_hidden) dec_hidden = enc_hidden dec_input = tf.expand_dims([targ[0]] * self.batch_size, 1) predictions = [] for t in range(1, targ.shape[1]): predictions_batch, dec_hidden, _ = self.decoder(dec_input, dec_hidden, enc_output) predictions.append(predictions_batch) dec_input = tf.expand_dims(targ[:, t], 1) return tf.stack(predictions, axis=1) # 训练模型 model = Seq2Seq(VOCAB_SIZE, 256, 1024, 1024, 64) def train_step(inp, targ): loss = 0 with tf.GradientTape() as tape: predictions = model([inp, targ[:,:-1]]) loss = loss_function(targ[:,1:], predictions) gradients = tape.gradient(loss, model.trainable_variables) optimizer.apply_gradients(zip(gradients, model.trainable_variables)) return loss # 测试模型 def evaluate(sentence): attention_plot = np.zeros((max_length_targ, max_length_inp)) sentence = preprocess_sentence(sentence) inputs = [inp_lang.word_index[i] for i in sentence.split(' ')] inputs = tf.keras.preprocessing.sequence.pad_sequences([inputs], maxlen=max_length_inp, padding='post') inputs = tf.convert_to_tensor(inputs) result = '' hidden = [tf.zeros((1, units))] enc_out, enc_hidden = encoder(inputs, hidden) dec_hidden = enc_hidden dec_input = tf.expand_dims([targ_lang.word_index['<start>']], 0) for t in range(max_length_targ): predictions, dec_hidden, attention_weights = decoder(dec_input, dec_hidden, enc_out) attention_weights = tf.reshape(attention_weights, (-1,)) attention_plot[t] = attention_weights.numpy() predicted_id = tf.argmax(predictions[0]).numpy() result += targ_lang.index_word[predicted_id] + ' ' if targ_lang.index_word[predicted_id] == '<end>': return result, sentence, attention_plot dec_input = tf.expand_dims([predicted_id], 0) return result, sentence, attention_plot ```

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