python - Keras RNN 回归输入维度和架构

Question

我最近在 Keras 中构建了一个 CNN(以 Tensorflow 作为后端)，它将恒星光谱作为输入并预测三个恒星参数作为输出:温度、表面重力和金属度。我现在正在尝试创建一个执行相同操作的 RNN，以便比较这两个模型。

在搜索示例和论坛后，我还没有发现很多与我的项目足够相似的应用程序。我已经尝试实现一个简单的 RNN 以查看我是否可以得出合理的结果，但到目前为止运气不佳:网络似乎根本没有在学习。

我真的可以使用一些指导来帮助我入门。具体来说:RNN 是否适合解决此类问题？模型的正确输入形状是什么？我知道这取决于网络的架构，所以我想我的下一个问题是:能够计算回归预测的简单架构是什么？

我的输入数据是这样的，我有 m=50,000 个光谱，每个光谱有 n=7000 个数据点，并且我试图学习 L=3 个输出标签。我还有具有相同 n 和 L 维度的测试集和交叉验证集。当将输入数据构造为 (m,n,1) 并将输出目标构造为 (m,L) 并使用以下架构时，损失似乎并没有减少。

n=7000
L=3

## train_X.shape = (50000, n, 1)

## train_Y.shape = (50000, L)

## cv_X.shape = (10000, n, 1)

## cv_Y.shape = (10000, L)

batch_size=32

lstm_layers = [16, 32]

input_shape = (None, n, 1)



model = Sequential([
    InputLayer(batch_input_shape=input_shape),
    LSTM(lstm_layers[0],return_sequences=True, dropout_W=0.2, dropout_U=0.2),
    LSTM(lstm_layers[1], return_sequences=False),
    Dense(L),
    Activation('linear')
])

model.compile(loss='mean_squared_error',
          optimizer='adam',
          metrics=['accuracy'])





model.fit(train_X, train_Y, batch_size=batch_size, nb_epoch=20,
      validation_data=(cv_X, cv_Y), verbose=2)

我也曾尝试将我的输入形状更改为 (m, 1, n)，但仍然没有成功。我不是在寻找最佳网络，只是在寻找可以训练的东西，然后我可以从那里获取它。我的输入数据不是时间序列的，但频谱的一部分与前一部分之间存在关系，所以有没有一种方法可以将每个频谱构造成一个二维数组，让 RNN 从中学习恒星参数光谱？

Answer 1

首先你设置

train_X.shape = (50000, n, 1)

然后你写

input_shape = (None, 1, n)

为什么不试试

input_shape = (None, n, 1) ?

对于您的 RNN 来说，接收一系列 n 时间步和每个时间步 1 个值比相反的方式更有意义。

有帮助吗？ :)

**编辑:**

好吧，在重新阅读这里是我对你的问题的 2cents:LSTM 不是一个好主意。

1) 因为没有“时间”信息，所以频谱信息中没有“方向”。例如，LSTM 擅长捕捉不断变化的世界状态。将频谱开头的信息与结尾的信息结合起来并不是最好的。它将从头开始“读取”，并且随着状态更新，该信息将消失。您可以尝试双向 LSTM 来反驳“没有方向”的事实。但是，转到第二点。

2) 7000 个时间步对于 LSTM 来说太多了。当它训练时，在反向传播步骤中，LSTM 展开并且信息必须经过“7000 层”(实际上不是 7000，因为它们具有相同的权重)。这是非常非常难训练的。我会将 LSTM 限制为最多 100 步(根据我的经验)。

否则你的输入形状是正确的:)

您是否尝试过深度全连接网络？!我相信这会更有效率。