transformer预测交通流量

时间: 2023-12-20 19:05:51 浏览: 32
以下是基于Transformer模型预测交通流量的步骤: 1. 定义输入特征和目标: ```python # 历史交通流序列 history_traffic_flow = ... # 当前交通流序列 current_traffic_flow = ... # 目标:预测未来F个时间步的交通流 future_traffic_flow = ... ``` 2. 构建Transformer模型: ```python import tensorflow as tf from tensorflow import keras from tensorflow.keras import layers # 定义Transformer编码器层 class TransformerEncoder(layers.Layer): def __init__(self, num_layers, d_model, num_heads, dff, input_vocab_size, maximum_position_encoding, rate=0.1): super(TransformerEncoder, self).__init__() self.d_model = d_model self.num_layers = num_layers self.embedding = layers.Embedding(input_vocab_size, d_model) self.pos_encoding = positional_encoding(maximum_position_encoding, self.d_model) self.enc_layers = [EncoderLayer(d_model, num_heads, dff, rate) for _ in range(num_layers)] self.dropout = layers.Dropout(rate) def call(self, x, training, mask): seq_len = tf.shape(x)[1] x = self.embedding(x) x *= tf.math.sqrt(tf.cast(self.d_model, tf.float32)) x += self.pos_encoding[:, :seq_len, :] x = self.dropout(x, training=training) for i in range(self.num_layers): x = self.enc_layers[i](x, training, mask) return x # 定义Transformer解码器层 class TransformerDecoder(layers.Layer): # 与Encoder类似,省略具体实现 # 定义Transformer模型 class Transformer(tf.keras.Model): def __init__(self, num_layers, d_model, num_heads, dff, input_vocab_size, target_vocab_size, pe_input, pe_target, rate=0.1): super(Transformer, self).__init__() self.encoder = TransformerEncoder(num_layers, d_model, num_heads, dff, input_vocab_size, pe_input, rate) self.decoder = TransformerDecoder(num_layers, d_model, num_heads, dff, target_vocab_size, pe_target, rate) self.final_layer = layers.Dense(target_vocab_size) def call(self, inp, tar, training, enc_padding_mask, look_ahead_mask, dec_padding_mask): enc_output = self.encoder(inp, training, enc_padding_mask) dec_output = self.decoder(tar, enc_output, training, look_ahead_mask, dec_padding_mask) final_output = self.final_layer(dec_output) return final_output ``` 3. 训练Transformer模型: ```python # 定义损失函数 loss_object = tf.keras.losses.MeanSquaredError() # 定义学习率和优化器 learning_rate = CustomSchedule(d_model) optimizer = tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate, beta_1=0.9, beta_2=0.98, epsilon=1e-9) # 定义评估指标 train_loss = tf.keras.metrics.Mean(name='train_loss') # 单步训练 def train_step(inp, tar): with tf.GradientTape() as tape: predictions = transformer(inp, tar, True, None, None, None) loss = loss_function(tar, predictions) gradients = tape.gradient(loss, transformer.trainable_variables) optimizer.apply_gradients(zip(gradients, transformer.trainable_variables)) train_loss(loss) # 完整训练过程 for epoch in range(EPOCHS): for (batch, (inp, tar)) in enumerate(dataset): train_step(inp, tar) ``` 4. 使用Transformer模型进行交通流量预测: ```python # 使用训练好的模型进行预测 def evaluate(inp_sentence): start_token = [tokenizer_pt.vocab_size] end_token = [tokenizer_pt.vocab_size + 1] inp_sentence = start_token + tokenizer_pt.encode(inp_sentence) + end_token encoder_input = tf.expand_dims(inp_sentence, 0) decoder_input = [tokenizer_en.vocab_size] output = tf.expand_dims(decoder_input, 0) for i in range(MAX_LENGTH): enc_padding_mask, combined_mask, dec_padding_mask = create_masks(encoder_input, output) predictions = transformer(encoder_input, output, False, enc_padding_mask, combined_mask, dec_padding_mask) predictions = predictions[:, -1:, :] predicted_id = tf.cast(tf.argmax(predictions, axis=-1), tf.int32) if predicted_id == tokenizer_en.vocab_size + 1: return tf.squeeze(output, axis=0) output = tf.concat([output, predicted_id], axis=-1) return tf.squeeze(output, axis=0) ```

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