S10 · 要留下信息,也要学会留下什么
RNN给了信息跨步传递的结构。面对同一钥匙配对,既要问颜色能否保存到最后,也要问末尾错误能否改变开头的写入策略。
状态 b0
前向保存红/蓝信息;末尾loss还需要影响早期写入,两者相关但不相同。
状态 b1
给定旧c=1、f=.9、i=.1、g=.5;学生计算保留项与新增项。
状态 b2
c′=.9×1+.1×.5=.95,保留和写入各有可见路径。
状态 b3
h′=.8tanh(.95)≈.591826;cell的传递与对外hidden读出分开。
状态 b4
在同一条20步直接保留路径,分别给f=.99和f=.8,先比较再计算。
状态 b5
.99²⁰≈.818,.8²⁰≈.011529;这里只是画出的直接路径,不是整个网络总梯度。
公式与算例详情
钥匙配对为教学构造:A开头“钥匙放进红盒”,B只将红改蓝;其余干扰内容与末尾“钥匙在哪个颜色的盒子里?”保持相同,正确答案分别为红/蓝。用于检验事实利用时应成对评价,不能只看能输入多少token;本页没有伪造准确率。
LSTM局部一步给定$f=(.9,.2)$、$i=(.1,.75)$、$o=(.8,.5)$、$g=(.5,-.2)$、旧$c=(1,-1)$。$c'=f\odot c+i\odot g=(.95,-.35)$;$h'=o\odot\tanh(c')\approx(.591826,-.168188)$。课堂只完整展开第一坐标$.9\times1+.1\times.5=.95$,让保留与写入各自有具体含义;第二坐标、输出门和各门的完整计算仍在本页说明、学生讲义、独立主题与CLS01,不重建既有Notebook。
门值一般由当前输入和旧状态经可学习函数产生,本页给定值用于复算。门控提供有利的状态通路,但不能保证无限记忆。若直接保留系数每步固定为.99或.8,20步直接路径系数分别为$.99^{20}\approx.818$和$.8^{20}\approx.011529$;这只是所画直接路径,真实总梯度还含其他依赖与路径。
末尾损失如何影响早期写入,属于长程信用分配。BPTT展开共享计算并累积梯度,长链乘积可能衰减或放大;梯度裁剪限制特定的大梯度更新,不能恢复未保存的信息,也不直接解决所有梯度消失。BiRNN可用于已知完整源句,却不能读取生成目标的未知未来。完整推导保留展开层,本段不再逐门遍历整个循环网络章节。