import torchimport torch.nn as nnclass MultiHeadAttention(nn.Module): def __init__(self, d_model, num_heads): super(MultiHeadAttention, self).__init__() self.num_heads = num_heads self.d_model = d_model assert d_model % self.num_heads == 0 self.depth = d_model // self.num_heads self.Wq = nn.Linear(d_model, d_model) self.Wk = nn.Linear(d_model, d_model) self.Wv = nn.Linear(d_model, d_model) self.fc = nn.Linear(d_model, d_model) def scaled_dot_product_attention(self, Q, K, V, mask=None): d_k = Q.size(-1) scores = torch.matmul(Q, K.transpose(-1, -2)) / torch.sqrt(torch.tensor(d_k, dtype=torch.float32)) if mask is not None: scores = scores.masked_fill(mask == 0, -1e9) attention = torch.softmax(scores, dim=-1) output = torch.matmul(attention, V) return output, attention def split_heads(self, x, batch_size): x = x.view(batch_size, -1, self.num_heads, self.depth) return x.permute(0, 2, 1, 3) def forward(self, Q, K, V, mask=None): batch_size = Q.size(0) Q = self.Wq(Q) K = self.Wk(K) V = self.Wv(V) Q = self.split_heads(Q, batch_size) K = self.split_heads(K, batch_size) V = self.split_heads(V, batch_size) scaled_attention, attention = self.scaled_dot_product_attention(Q, K, V, mask) scaled_attention = scaled_attention.permute(0, 2, 1, 3).contiguous() scaled_attention = scaled_attention.view(batch_size, -1, self.d_model) output = self.fc(scaled_attention) return output, attention

时间: 2024-04-25 18:26:43 浏览: 214
上述代码是一个用PyTorch实现的多头注意力机制(Multi-Head Attention)的模块,该模块可以被用来构建神经网络模型。它的参数有: - d_model:表示输入向量的维度,也就是embedding的维度。 - num_heads:表示attention头的数量。 输入的维度是: - Q, K, V:三个输入张量的维度都为 [batch_size, seq_length, d_model],其中batch_size代表batch的大小,seq_length代表输入序列的长度,d_model代表输入向量的维度。 - mask:一个shape为[batch_size, 1, seq_length, seq_length]的张量,用于掩盖无效的位置,使得在计算注意力矩阵时,注意力矩阵中无效位置对应的权重为0。如果没有无效位置,则可以设置为None。
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import torchimport torch.nn as nnimport torch.optim as optimimport numpy as np# 定义视频特征提取模型class VideoFeatureExtractor(nn.Module): def __init__(self): super(VideoFeatureExtractor, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(3, 16, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.conv2 = nn.Conv2d(16, 32, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.pool = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) def forward(self, x): x = self.pool(torch.relu(self.conv1(x))) x = self.pool(torch.relu(self.conv2(x))) x = x.view(-1, 32 * 8 * 8) return x# 定义推荐模型class VideoRecommendationModel(nn.Module): def __init__(self, num_videos, embedding_dim): super(VideoRecommendationModel, self).__init__() self.video_embedding = nn.Embedding(num_videos, embedding_dim) self.user_embedding = nn.Embedding(num_users, embedding_dim) self.fc1 = nn.Linear(2 * embedding_dim, 64) self.fc2 = nn.Linear(64, 1) def forward(self, user_ids, video_ids): user_embed = self.user_embedding(user_ids) video_embed = self.video_embedding(video_ids) x = torch.cat([user_embed, video_embed], dim=1) x = torch.relu(self.fc1(x)) x = self.fc2(x) return torch.sigmoid(x)# 加载数据data = np.load('video_data.npy')num_users, num_videos, embedding_dim = data.shapetrain_data = torch.tensor(data[:int(0.8 * num_users)])test_data = torch.tensor(data[int(0.8 * num_users):])# 定义模型和优化器feature_extractor = VideoFeatureExtractor()recommendation_model = VideoRecommendationModel(num_videos, embedding_dim)optimizer = optim.Adam(recommendation_model.parameters())# 训练模型for epoch in range(10): for user_ids, video_ids, ratings in train_data: optimizer.zero_grad() video_features = feature_extractor(video_ids) ratings_pred = recommendation_model(user_ids, video_ids) loss = nn.BCELoss()(ratings_pred, ratings) loss.backward() optimizer.step() # 计算测试集准确率 test_ratings_pred = recommendation_model(test_data[:, 0], test_data[:, 1]) test_loss = nn.BCELoss()(test_ratings_pred, test_data[:, 2]) test_accuracy = ((test_ratings_pred > 0.5).float() == test_data[:, 2]).float().mean() print('Epoch %d: Test Loss %.4f, Test Accuracy %.4f' % (epoch, test_loss.item(), test_accuracy.item()))解释每一行代码

1. `import torch`: 导入 PyTorch 模块 2. `import torch.nn as nn`: 导入 PyTorch 中的神经网络模块 3. `import torch.optim as optim`: 导入 PyTorch 中的优化器模块 4. `import numpy as np`: 导入 NumPy 模块,并将其重命名为 np 5. `class VideoFeatureExtractor(nn.Module):`:定义视频特征提取模型,继承自 nn.Module 6. `def __init__(self):`:定义初始化函数,初始化视频特征提取模型中的卷积层和池化层 7. `super(VideoFeatureExtractor, self).__init__()`: 调用父类的初始化函数 8. `self.conv1 = nn.Conv2d(3, 16, kernel_size=3, stride=1, padding=1)`: 定义一个 3 x 3 的卷积层,输入通道数为 3 ,输出通道数为 16,卷积核大小为 3,步长为 1,填充为 1 9. `self.conv2 = nn.Conv2d(16, 32, kernel_size=3, stride=1, padding=1)`: 定义一个 3 x 3 的卷积层,输入通道数为 16 ,输出通道数为 32,卷积核大小为 3,步长为 1,填充为 1 10. `self.pool = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2)`: 定义一个大小为 2x2 的最大池化层 11. `def forward(self, x):`: 定义前向传播函数,将输入 x 经过卷积层和池化层后展平输出 12. `x = self.pool(torch.relu(self.conv1(x)))`: 将输入 x 经过第一层卷积层、ReLU 激活函数和最大池化层 13. `x = self.pool(torch.relu(self.conv2(x)))`: 将输入 x 经过第二层卷积层、ReLU 激活函数和最大池化层 14. `x = x.view(-1, 32 * 8 * 8)`: 将输出结果展平为一维向量,大小为 32*8*8 15. `return x`: 返回输出结果 x 16. `class VideoRecommendationModel(nn.Module):`:定义推荐模型,继承自 nn.Module 17. `def __init__(self, num_videos, embedding_dim):`:定义初始化函数,初始化推荐模型中的用户嵌入层、视频嵌入层和全连接层 18. `super(VideoRecommendationModel, self).__init__()`: 调用父类的初始化函数 19. `self.video_embedding = nn.Embedding(num_videos, embedding_dim)`: 定义视频嵌入层,输入维度为 num_videos,输出维度为 embedding_dim 20. `self.user_embedding = nn.Embedding(num_users, embedding_dim)`: 定义用户嵌入层,输入维度为 num_users,输出维度为 embedding_dim 21. `self.fc1 = nn.Linear(2 * embedding_dim, 64)`: 定义一个全连接层,输入维度为 2*embedding_dim,输出维度为 64 22. `self.fc2 = nn.Linear(64, 1)`: 定义一个全连接层,输入维度为 64,输出维度为 1 23. `def forward(self, user_ids, video_ids):`: 定义前向传播函数,将用户和视频 id 经过嵌入层和全连接层计算得到推荐评分 24. `user_embed = self.user_embedding(user_ids)`: 将用户 id 经过用户嵌入层得到用户嵌入 25. `video_embed = self.video_embedding(video_ids)`: 将视频 id 经过视频嵌入层得到视频嵌入 26. `x = torch.cat([user_embed, video_embed], dim=1)`: 将用户嵌入和视频嵌入拼接起来 27. `x = torch.relu(self.fc1(x))`: 将拼接后的结果经过激活函数和全连接层 28. `x = self.fc2(x)`: 将全连接层的输出作为推荐评分 29. `return torch.sigmoid(x)`: 将推荐评分经过 sigmoid 函数转换到 [0,1] 区间内 30. `data = np.load('video_data.npy')`: 从文件中读取数据 31. `num_users, num_videos, embedding_dim = data.shape`: 获取数据的形状,即用户数、视频数和嵌入维度 32. `train_data = torch.tensor(data[:int(0.8 * num_users)])`: 将前 80% 的数据作为训练集,并转换为 PyTorch 的 tensor 格式 33. `test_data = torch.tensor(data[int(0.8 * num_users):])`: 将后 20% 的数据作为测试集,并转换为 PyTorch 的 tensor 格式 34. `feature_extractor = VideoFeatureExtractor()`: 创建视频特征提取模型的实例 35. `recommendation_model = VideoRecommendationModel(num_videos, embedding_dim)`: 创建推荐模型的实例 36. `optimizer = optim.Adam(recommendation_model.parameters())`: 创建优化器,使用 Adam 算法优化推荐模型的参数 37. `for epoch in range(10):`: 开始训练,进行 10 轮迭代 38. `for user_ids, video_ids, ratings in train_data:`: 对训练集中的每个样本进行训练 39. `optimizer.zero_grad()`: 将梯度清零 40. `video_features = feature_extractor(video_ids)`: 提取视频特征 41. `ratings_pred = recommendation_model(user_ids, video_ids)`: 通过推荐模型得到预测评分 42. `loss = nn.BCELoss()(ratings_pred, ratings)`: 计算二分类交叉熵损失 43. `loss.backward()`: 反向传播求梯度 44. `optimizer.step()`: 更新模型参数 45. `test_ratings_pred = recommendation_model(test_data[:, 0], test_data[:, 1])`: 对测试集进行评分预测 46. `test_loss = nn.BCELoss()(test_ratings_pred, test_data[:, 2])`: 计算测试集上的损失 47. `test_accuracy = ((test_ratings_pred > 0.5).float() == test_data[:, 2]).float().mean()`: 计算测试集上的准确率 48. `print('Epoch %d: Test Loss %.4f, Test Accuracy %.4f' % (epoch, test_loss.item(), test_accuracy.item()))`: 输出每轮迭代的测试集损失和准确率
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import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import numpy as np 定义基本循环神经网络模型 class RNNModel(nn.Module): def init(self, rnn_type, input_size, hidden_size, output_size, num_layers=1): super(RNNModel, self).init() self.rnn_type = rnn_type self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.output_size = output_size self.num_layers = num_layers self.encoder = nn.Embedding(input_size, hidden_size) if rnn_type == 'RNN': self.rnn = nn.RNN(hidden_size, hidden_size, num_layers) elif rnn_type == 'GRU': self.rnn = nn.GRU(hidden_size, hidden_size, num_layers) self.decoder = nn.Linear(hidden_size, output_size) def forward(self, input, hidden): input = self.encoder(input) output, hidden = self.rnn(input, hidden) output = output.view(-1, self.hidden_size) output = self.decoder(output) return output, hidden def init_hidden(self, batch_size): if self.rnn_type == 'RNN': return torch.zeros(self.num_layers, batch_size, self.hidden_size) elif self.rnn_type == 'GRU': return torch.zeros(self.num_layers, batch_size, self.hidden_size) 定义数据集 with open('汉语音节表.txt', encoding='utf-8') as f: chars = f.readline() chars = list(chars) idx_to_char = list(set(chars)) char_to_idx = dict([(char, i) for i, char in enumerate(idx_to_char)]) corpus_indices = [char_to_idx[char] for char in chars] 定义超参数 input_size = len(idx_to_char) hidden_size = 256 output_size = len(idx_to_char) num_layers = 1 batch_size = 32 num_steps = 5 learning_rate = 0.01 num_epochs = 100 定义模型、损失函数和优化器 model = RNNModel('RNN', input_size, hidden_size, output_size, num_layers) criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate) 训练模型 for epoch in range(num_epochs): model.train() hidden = model.init_hidden(batch_size) loss = 0 for X, Y in data_iter_consecutive(corpus_indices, batch_size, num_steps): optimizer.zero_grad() hidden = hidden.detach() output, hidden = model(X, hidden) loss = criterion(output, Y.view(-1)) loss.backward() torch.nn.utils.clip_grad_norm_(model.parameters(), max_norm=1.0) optimizer.step() if epoch % 10 == 0: print(f"Epoch {epoch}, Loss: {loss.item()}")请正确缩进代码

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