栈自编码器(Stacked Autoencoder,SAE)对过程参数进行特征提取,并通过基于Attention机制的长短期记忆模型(Long Short Term Memory,LSTM)对参数进行初步预测 pytorch

时间: 2024-02-01 13:16:11 浏览: 24
下面是一个使用PyTorch实现栈自编码器和基于Attention机制的LSTM对过程参数进行特征提取和预测的示例代码: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import numpy as np # 栈自编码器模型 class SAE(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_sizes): super(SAE, self).__init__() self.encoder = nn.Sequential( nn.Linear(input_size, hidden_sizes[0]), nn.ReLU(), nn.Linear(hidden_sizes[0], hidden_sizes[1]), nn.ReLU(), nn.Linear(hidden_sizes[1], hidden_sizes[2]) ) self.decoder = nn.Sequential( nn.Linear(hidden_sizes[-1], hidden_sizes[-2]), nn.ReLU(), nn.Linear(hidden_sizes[-2], hidden_sizes[-3]), nn.ReLU(), nn.Linear(hidden_sizes[-3], input_size) ) def forward(self, x): x = self.encoder(x) x = self.decoder(x) return x # 基于Attention机制的LSTM模型 class AttentionLSTM(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, attention_size): super(AttentionLSTM, self).__init__() self.lstm = nn.LSTM(input_size, hidden_size, num_layers, batch_first=True) self.attention = nn.Sequential( nn.Linear(hidden_size, attention_size), nn.Tanh(), nn.Linear(attention_size, 1), nn.Softmax(dim=1) ) def forward(self, x): output, _ = self.lstm(x) attention_weights = self.attention(output) context = torch.bmm(attention_weights.transpose(1, 2), output) return context # 准备数据 input_data = np.random.rand(100, 10) # 假设有100个样本,每个样本有10个特征 input_data = torch.tensor(input_data, dtype=torch.float32) # 定义模型和优化器 sae = SAE(input_size=10, hidden_sizes=[32, 16, 8]) lstm = AttentionLSTM(input_size=8, hidden_size=16, num_layers=2, attention_size=8) optimizer = optim.Adam(list(sae.parameters()) + list(lstm.parameters()), lr=0.01) # 训练模型 for epoch in range(10): encoded_data = sae.encoder(input_data) context = lstm(encoded_data.unsqueeze(1)) output = sae.decoder(context.squeeze(1)) loss = nn.MSELoss()(output, input_data) optimizer.zero_grad() loss.backward() optimizer.step() print('Epoch: {}, Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, loss.item())) # 使用模型进行预测 test_data = np.random.rand(1, 10) # 假设有1个测试样本,每个样本有10个特征 test_data = torch.tensor(test_data, dtype=torch.float32) encoded_test_data = sae.encoder(test_data) context = lstm(encoded_test_data.unsqueeze(1)) predicted_output = sae.decoder(context.squeeze(1)) print('Test Data:', test_data) print('Predicted Output:', predicted_output) ``` 这个示例代码中,首先定义了一个栈自编码器模型和一个基于Attention机制的LSTM模型,并将它们的参数同时进行优化。然后,使用输入数据训练模型,计算模型在每个epoch的损失,并输出。最后,使用训练好的模型对一个测试样本进行预测,并输出预测结果。

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