如何在LSTM网络中怎加attention层

在LSTM网络中添加Attention层可以提高模型对输入序列的关注程度，使得模型能够更好地理解输入序列中的重要信息。下面是在LSTM网络中添加Attention层的一般步骤：

1. 对于每个时间步的LSTM隐藏状态，计算其与一个可学习的向量（通常称为query向量）之间的相似度，得到一个注意力权重向量。
2. 将注意力权重向量与LSTM隐藏状态向量相乘，并对结果进行求和，得到一个加权后的向量表示。
3. 将加权后的向量表示输入到下一个时间步的LSTM中，继续进行处理。

具体实现方式可以参考以下步骤：

1. 定义Attention层的输入：LSTM隐藏状态序列。在Keras中，可以使用`Input`函数来定义Attention层的输入，例如：

   lstm_hidden_states = Input(shape=(None, lstm_hidden_size))

2. 定义Query向量。在Keras中，可以使用`Dense`函数来定义Query向量，例如：

   query = Dense(lstm_hidden_size, activation='tanh')(lstm_hidden_states)

3. 计算注意力权重向量。在Keras中，可以使用`Dot`函数来计算注意力权重向量，例如：

   attention_weights = Dot(axes=(2, 1))([query, lstm_hidden_states])
   attention_weights = Activation('softmax')(attention_weights)

4. 将注意力权重向量与LSTM隐藏状态向量相乘并求和。在Keras中，可以使用`Dot`函数和`Lambda`函数来实现注意力加权和的计算，例如：

   attention_output = Dot(axes=(2, 1))([attention_weights, lstm_hidden_states])
   attention_output = Lambda(lambda x: K.sum(x, axis=1))(attention_output)

注意，这里使用了`K.sum`函数来对注意力加权和进行求和，因为在时间步上进行加权和是有意义的，而在特征维度上进行加权和则没有意义。

5. 将注意力加权和作为下一个时间步的输入。在Keras中，可以使用`Concatenate`函数将注意力加权和与LSTM输出拼接在一起，例如：

   lstm_output = Concatenate(axis=-1)([lstm_output, attention_output])

注意，这里使用了`axis=-1`来表示在最后一个维度上进行拼接，因为LSTM输出的最后一个维度是隐藏状态的维度，而注意力加权和的维度也是隐藏状态的维度，因此可以在这个维度上进行拼接。

6. 将Attention层嵌入到LSTM模型中，并进行训练。在Keras中，可以使用`Model`函数将Attention层和LSTM层组合成一个模型，例如：

   lstm_input = Input(shape=(max_sequence_length, input_dim))
   lstm_output = LSTM(lstm_hidden_size, return_sequences=True)(lstm_input)
   attention_output = ... # 定义Attention层的输出
   lstm_output = Concatenate(axis=-1)([lstm_output, attention_output])
   lstm_output = ... # 继续定义LSTM层和其他层的输出
   model = Model(inputs=lstm_input, outputs=...)
   model.compile(...)
   model.fit(...)

注意，这里使用了`return_sequences=True`来保留LSTM层的所有输出，因为需要将每个时间步的输出与Attention加权和进行拼接。同时，还需要定义其他层的输出，并使用`Model`函数将所有层组合成一个模型，然后使用`compile`函数和`fit`函数进行训练。