编写pytorch代码,在CPSO优化算法优化LSTMAttention模型过程中,用训练集的预测误差当作每个粒子的适应度值,用于LSTMAttention模型评估粒子当前位置的优劣程度,选择最优的粒子作为当前的全局最优解,以及每个粒子自身的局部最优解,根据全局最优解和局部最优解,更新每个粒子的速度和位置,以及更新模型参数。最后,根据收敛条件是否满足,决定是否继续迭代,如果达到预设的最大迭代次数或误差已经足够小,则停止迭代,并返回最优的LSTM模型参数。

时间: 2024-03-25 14:39:49 浏览: 14
以下是一个简单的用Pytorch实现CPSO优化LSTMAttention模型的代码: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torch.autograd import Variable import random # 定义LSTMAttention模型 class LSTMAttention(nn.Module): def __init__(self, input_dim, hidden_dim, output_dim): super(LSTMAttention, self).__init__() self.lstm = nn.LSTM(input_dim, hidden_dim, batch_first=True) self.linear = nn.Linear(hidden_dim, output_dim) def forward(self, x): h, _ = self.lstm(x) h = torch.tanh(h) alpha = torch.softmax(self.linear(h), dim=1) c = torch.bmm(alpha.permute(0, 2, 1), h).squeeze(1) return c # 定义适应度函数 def fitness_func(model, trainX, trainY): model.eval() with torch.no_grad(): preds = model(trainX) loss = nn.MSELoss()(preds, trainY) return loss.item() # 定义CPSO算法的类 class CPSO: def __init__(self, input_dim, hidden_dim, output_dim, n, max_iter, w, c1, c2, trainX, trainY): self.dim = input_dim*hidden_dim + hidden_dim**2 + hidden_dim*output_dim # 粒子的维度 self.n = n # 粒子数 self.max_iter = max_iter # 最大迭代次数 self.w = w # 惯性权重 self.c1 = c1 # 学习因子1 self.c2 = c2 # 学习因子2 self.x = Variable(torch.rand(n, self.dim), requires_grad=True) # 粒子的位置 self.v = Variable(torch.rand(n, self.dim), requires_grad=True) # 粒子的速度 self.pbest = self.x.clone() # 个体最优解 self.gbest = None # 全局最优解 self.pbest_fit = fitness_func(self.get_model(), trainX, trainY) # 个体最优解的适应度值 self.gbest_fit = None # 全局最优解的适应度值 self.trainX = trainX self.trainY = trainY # 获取当前粒子的模型参数 def get_model(self): input_dim = 4 hidden_dim = 8 output_dim = 1 start = 0 end = input_dim*hidden_dim W_xh = self.x[:, start:end].view(self.n, input_dim, hidden_dim) start = end end += hidden_dim**2 W_hh = self.x[:, start:end].view(self.n, hidden_dim, hidden_dim) start = end end += hidden_dim*output_dim W_hy = self.x[:, start:end].view(self.n, hidden_dim, output_dim) models = [] for i in range(self.n): model = LSTMAttention(input_dim, hidden_dim, output_dim) model.lstm.weight_ih_l0.data = W_xh[i] model.lstm.weight_hh_l0.data = W_hh[i] model.linear.weight.data = W_hy[i] models.append(model) return models # CPSO算法的优化过程 def optimize(self): for i in range(self.max_iter): r1 = Variable(torch.rand(self.n, self.dim), requires_grad=True) r2 = Variable(torch.rand(self.n, self.dim), requires_grad=True) self.v = self.w*self.v + self.c1*r1*(self.pbest-self.x) + self.c2*r2*(self.gbest-self.x) self.x = self.x + self.v fit = [] models = self.get_model() for j in range(self.n): loss = fitness_func(models[j], self.trainX, self.trainY) fit.append(loss) if loss < self.pbest_fit[j]: self.pbest[j] = self.x[j] self.pbest_fit[j] = loss if self.gbest_fit is None or min(fit) < self.gbest_fit: self.gbest, self.gbest_fit = self.x[fit.index(min(fit))], min(fit) for j in range(self.n): if fit[j] >= self.pbest_fit[j]: continue start = 0 end = input_dim*hidden_dim W_xh = self.x[j, start:end].view(input_dim, hidden_dim) start = end end += hidden_dim**2 W_hh = self.x[j, start:end].view(hidden_dim, hidden_dim) start = end end += hidden_dim*output_dim W_hy = self.x[j, start:end].view(hidden_dim, output_dim) model = LSTMAttention(input_dim, hidden_dim, output_dim) model.lstm.weight_ih_l0.data = W_xh model.lstm.weight_hh_l0.data = W_hh model.linear.weight.data = W_hy optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.01) for k in range(100): optimizer.zero_grad() preds = model(trainX) loss = nn.MSELoss()(preds, trainY) loss.backward() optimizer.step() self.x[j, :end] = model.lstm.weight_ih_l0.data.view(-1) self.x[j, start:end] = model.lstm.weight_hh_l0.data.view(-1) self.x[j, start:end] = model.linear.weight.data.view(-1) # 判断是否收敛 if self.gbest_fit < 0.01: break # 测试CPSO优化LSTMAttention模型 if __name__ == '__main__': input_dim = 4 hidden_dim = 8 output_dim = 1 n = 20 max_iter = 100 w = 0.8 c1 = 2.0 c2 = 2.0 trainX = Variable(torch.rand(100, 10, input_dim)) trainY = Variable(torch.rand(100, output_dim)) cpso = CPSO(input_dim, hidden_dim, output_dim, n, max_iter, w, c1, c2, trainX, trainY) cpso.optimize() best_model = LSTMAttention(input_dim, hidden_dim, output_dim) best_model.lstm.weight_ih_l0.data = cpso.gbest[:input_dim*hidden_dim].view(input_dim, hidden_dim) best_model.lstm.weight_hh_l0.data = cpso.gbest[input_dim*hidden_dim:(input_dim+hidden_dim)*hidden_dim].view(hidden_dim, hidden_dim) best_model.linear.weight.data = cpso.gbest[(input_dim+hidden_dim)*hidden_dim:].view(hidden_dim, output_dim) print(best_model) ``` 在这个例子中,我们定义了一个LSTMAttention模型,同时定义了适应度函数用于衡量每个粒子的适应度值。在CPSO算法的优化过程中,我们使用训练集的预测误差作为每个粒子的适应度值,根据全局最优解和局部最优解,更新每个粒子的速度和位置,以及更新模型参数。在测试的时候,我们输出了最优的LSTMAttention模型参数。

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