在线性RNN上通过时间反向传播计算梯度。
时间: 2023-07-31 22:03:49 浏览: 84
rnn梯度计算过程
在线性RNN上通过时间反向传播计算梯度的过程可以简单地分为以下几个步骤:
1. 初始化梯度:将最终输出的梯度设置为1。
2. 反向传播:从最后一步开始,计算每个时间步的梯度。
3. 计算权重梯度:根据每个时间步的梯度,计算权重矩阵和偏置向量的梯度。
4. 更新权重:使用计算出的权重梯度更新权重矩阵和偏置向量。
具体来说,对于一个长度为T的序列,我们可以将其表示为$x_1,x_2,...,x_T$,其中$x_t$是在时间步t上的输入。假设我们要计算的是某个损失函数$L$对权重矩阵和偏置向量的梯度,那么反向传播的过程可以如下描述:
1. 初始化梯度:将最终输出的梯度设置为1,即$\frac{\partial L}{\partial h_T}=1$。
2. 反向传播:从最后一步开始,计算每个时间步的梯度。假设当前时间步为$t$,那么我们需要计算$\frac{\partial L}{\partial h_t}$,同时需要根据这个梯度计算出$\frac{\partial L}{\partial x_t}$和$\frac{\partial L}{\partial h_{t-1}}$。这个过程可以通过以下公式实现:
$$\frac{\partial L}{\partial h_t}=\frac{\partial L}{\partial h_{t+1}}\frac{\partial h_{t+1}}{\partial h_t}+\frac{\partial L}{\partial x_{t+1}}\frac{\partial x_{t+1}}{\partial h_t}$$
$$\frac{\partial L}{\partial x_t}=\frac{\partial L}{\partial h_t}\frac{\partial h_t}{\partial x_t}$$
$$\frac{\partial L}{\partial h_{t-1}}=\frac{\partial L}{\partial h_t}\frac{\partial h_t}{\partial h_{t-1}}$$
其中,$\frac{\partial h_{t+1}}{\partial h_t}$和$\frac{\partial x_{t+1}}{\partial h_t}$可以根据权重矩阵和偏置向量计算得到。
3. 计算权重梯度:根据每个时间步的梯度,计算权重矩阵和偏置向量的梯度。假设当前时间步为$t$,那么我们需要计算$\frac{\partial L}{\partial W}$和$\frac{\partial L}{\partial b}$,可以通过以下公式实现:
$$\frac{\partial L}{\partial W}=\sum_{t=1}^T\frac{\partial L}{\partial h_t}\frac{\partial h_t}{\partial W}$$
$$\frac{\partial L}{\partial b}=\sum_{t=1}^T\frac{\partial L}{\partial h_t}\frac{\partial h_t}{\partial b}$$
其中,$\frac{\partial h_t}{\partial W}$和$\frac{\partial h_t}{\partial b}$可以根据输入$x_t$和当前时间步的梯度$\frac{\partial L}{\partial h_t}$计算得到。
4. 更新权重:使用计算出的权重梯度更新权重矩阵和偏置向量。可以使用标准的梯度下降或者其他优化算法来实现。
以上就是在线性RNN上通过时间反向传播计算梯度的基本过程。
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