写出下面完整的程序:pytorch实现时序预测,用lstm、attention、encoder-decoder和Knowledge Distillation四种技术。注意是完整的代码

时间: 2023-03-13 15:24:32 浏览: 90
import torch from torch import nn from torch.nn import functional as F# 定义encoder class Encoder(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, dropout=0, bidirectional=False): super(Encoder, self).__init__() self.hidden_size = hidden_size self.num_layers = num_layers self.bidirectional = bidirectional self.lstm = nn.LSTM(input_size, hidden_size, num_layers, dropout=dropout, bidirectional=bidirectional) def forward(self, x, hidden): output, hidden = self.lstm(x, hidden) return output, hidden def init_hidden(self, batch_size): num_directions = 2 if self.bidirectional else 1 h0 = torch.zeros(self.num_layers * num_directions, batch_size, self.hidden_size) c0 = torch.zeros(self.num_layers * num_directions, batch_size, self.hidden_size) return (h0, c0)# 定义Attention class Attention(nn.Module): def __init__(self, hidden_size): super(Attention, self).__init__() self.hidden_size = hidden_size self.attn = nn.Linear(self.hidden_size * 2, hidden_size) self.v = nn.Parameter(torch.rand(hidden_size)) stdv = 1. / math.sqrt(self.v.size(0)) self.v.data.normal_(mean=0, std=stdv) def forward(self, hidden, encoder_outputs): # hidden: [batch_size, hidden_size] # encoder_outputs: [seq_len, batch_size, hidden_size * 2] seq_len = encoder_outputs.size(0) # repeat hidden hidden = hidden.unsqueeze(1).repeat(1, seq_len, 1) encoder_outputs = encoder_outputs.permute(1, 0, 2) # hidden: [batch_size, seq_len, hidden_size] # encoder_outputs: [batch_size, seq_len, hidden_size * 2] energy = torch.tanh(self.attn(torch.cat([hidden, encoder_outputs], 2))) # energy: [batch_size, seq_len, hidden_size] energy = energy.permute(0, 2, 1) # v: [hidden_size] v = self.v.repeat(encoder_outputs.size(0), 1).unsqueeze(1) # v: [batch_size, 1, hidden_size] # attn_weights: [batch_size, seq_len] attn_weights = torch.bmm(v, energy).squeeze(1) return F.softmax(attn_weights, dim=1).unsqueeze(1)# 定义Decoder class Decoder(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, dropout=0): super(Decoder, self).__init__() self.hidden_size = hidden_size self.num_layers = num_layers self.attention = Attention(hidden_size) self.lstm = nn.LSTM(input_size + hidden_size, hidden_size, num_layers, dropout=dropout) self.out = nn.Linear(hidden_size, input_size) def forward(self, x, hidden, encoder_outputs): # x: [batch_size] # hidden: [num_layers, batch_size, hidden_size] # encoder_outputs: [seq_len, batch_size, hidden_size * 2] x = x.unsqueeze(1) # x: [batch_size, 1] x = F.relu(self.out(x)) # x: [batch_size, 1, input_size] seq_len = encoder_outputs.size(0) context = self.attention(hidden[-1], encoder_outputs) # context: [batch_size, 1, seq_len] context = context.repeat(1, x.size(1), 1) # context: [batch_size, 1, seq_len] x = torch.cat([x, context], 2) # x: [batch_size, 1, input_size + seq_len] output, hidden = self.lstm(x, hidden) output = output.squeeze(1) output = F.log_softmax(self.out(output), dim=1) return output, hidden, context# 定义Knowledge Distillation class KnowledgeDistillation(nn.Module): def __init__(self, teacher_model, student_model): super(KnowledgeDistillation, self).__init__() self.teacher_model = teacher_model self.student_model = student_model def forward(self, x, targets): teacher_logits, student_logits = self.teacher_model(x), self.student_model(x) loss = F.kl_div(F.log_softmax(student_logits, dim=1), F.softmax(teacher_logits / 5, dim=1)) distillation_loss = F.cross_entropy(student_logits, targets) + loss return distillation_loss

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