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下面我有一个 Tensorflow RNN Cell 的实现,旨在模拟本文中 Alex Graves 的算法 ACT:http://arxiv.org/abs/1603.08983 .
在通过 rnn.rnn 调用的序列中的单个时间步长(使用静态 sequence_length 参数,因此 rnn 是动态展开的 - 我使用的是固定批量大小 20),我们递归调用 ACTStep,生成大小为 (1,200) 的输出,其中RNN 单元的隐藏维度为 200,我们的批次大小为 1。
使用 Tensorflow 中的 while 循环,我们迭代直到累积的停机概率足够高。所有这些工作都相当顺利,但我在 while 循环中积累状态、概率和输出时遇到问题,我们需要这样做才能创建这些的加权组合作为最终的单元输出/状态。
我曾尝试使用一个简单的列表,如下所示,但是当图形编译时失败,因为输出不在同一帧中(是否可以使用 control_flow_ops 中的“switch”函数将张量转发到它们是必需的,即在我们返回值之前的 add_n 函数?)。我也尝试过使用 TensorArray 结构,但我发现这很难使用,因为它似乎破坏了形状信息并且手动替换它没有用。我也没有找到很多关于 TensorArrays 的文档,我想大概是这样,主要用于内部 TF 使用。
关于如何正确累积 ACTStep 产生的变量的任何建议将不胜感激。
class ACTCell(RNNCell):
"""An RNN cell implementing Graves' Adaptive Computation time algorithm"""
def __init__(self, num_units, cell, epsilon, max_computation):
self.one_minus_eps = tf.constant(1.0 - epsilon)
self._num_units = num_units
self.cell = cell
self.N = tf.constant(max_computation)
@property
def input_size(self):
return self._num_units
@property
def output_size(self):
return self._num_units
@property
def state_size(self):
return self._num_units
def __call__(self, inputs, state, scope=None):
with vs.variable_scope(scope or type(self).__name__):
# define within cell constants/ counters used to control while loop
prob = tf.get_variable("prob", [], tf.float32,tf.constant_initializer(0.0))
counter = tf.get_variable("counter", [],tf.float32,tf.constant_initializer(0.0))
tf.assign(prob,0.0)
tf.assign(counter, 0.0)
# the predicate for stopping the while loop. Tensorflow demands that we have
# all of the variables used in the while loop in the predicate.
pred = lambda prob,counter,state,input,\
acc_state,acc_output,acc_probs:\
tf.logical_and(tf.less(prob,self.one_minus_eps), tf.less(counter,self.N))
acc_probs = []
acc_outputs = []
acc_states = []
_,iterations,_,_,acc_states,acc_output,acc_probs = \
control_flow_ops.while_loop(pred,
self.ACTStep,
[prob,counter,state,input,acc_states,acc_outputs,acc_probs])
# TODO:fix last part of this, need to use the remainder.
# TODO: find a way to accumulate the regulariser
# here we take a weighted combination of the states and outputs
# to use as the actual output and state which is passed to the next timestep.
next_state = tf.add_n([tf.mul(x,y) for x,y in zip(acc_probs,acc_states)])
output = tf.add_n([tf.mul(x,y) for x,y in zip(acc_probs,acc_outputs)])
return output, next_state
def ACTStep(self,prob,counter,state,input, acc_states,acc_outputs,acc_probs):
output, new_state = rnn.rnn(self.cell, [input], state, scope=type(self.cell).__name__)
prob_w = tf.get_variable("prob_w", [self.cell.input_size,1])
prob_b = tf.get_variable("prob_b", [1])
p = tf.nn.sigmoid(tf.matmul(prob_w,new_state) + prob_b)
acc_states.append(new_state)
acc_outputs.append(output)
acc_probs.append(p)
return [tf.add(prob,p),tf.add(counter,1.0),new_state, input,acc_states,acc_outputs,acc_probs]
最佳答案
我将在此回复前说明这不是一个完整的解决方案,而是关于如何改进您的单元格的一些评论。
首先,在您的 ACTStep 函数中,您调用 rnn.rnn
对于一个时间步长(由 [input]
定义。如果您正在执行单个时间步长,那么简单地使用实际的 self.cell
调用函数可能更有效。您将在 tensorflow rnncell wrappers 中看到相同的机制
您提到您曾尝试使用 TensorArrays
.你是否适本地打包和解包张量数组?这是一个 repo您可以在 model.py
下找到张量数组被正确打包和解包。
你还问了control_flow_ops
中是否有函数这将需要累积所有张量。我认为您正在寻找 tf.control_dependencies
您可以在 control_dependicies 中列出所有输出张量操作,这将需要 tensorflow 计算到该点的所有张量。
另外,它看起来像您的 counter
变量是可训练的。你确定要这样吗?如果您在计数器上加一,那可能不会产生正确的结果。另一方面,您可以故意保持它的可训练性,以便在最后为思考成本函数区分它。
另外我相信 Remainder 函数应该在你的脚本中:
remainder = 1.0 - tf.add_n(acc_probs[:-1])
#note that there is a -1 in the list as you do not want to grab the last probability
class ACTCell(RNNCell):
"""An RNN cell implementing Graves' Adaptive Computation time algorithm
Notes: https://www.evernote.com/shard/s189/sh/fd165646-b630-48b7-844c-86ad2f07fcda/c9ab960af967ef847097f21d94b0bff7
"""
def __init__(self, num_units, cell, max_computation = 5.0, epsilon = 0.01):
self.one_minus_eps = tf.constant(1.0 - epsilon) #episolon is 0.01 as found in the paper
self._num_units = num_units
self.cell = cell
self.N = tf.constant(max_computation)
@property
def input_size(self):
return self._num_units
@property
def output_size(self):
return self._num_units
@property
def state_size(self):
return self._num_units
def __call__(self, inputs, state, scope=None):
with vs.variable_scope(scope or type(self).__name__):
# define within cell constants/ counters used to control while loop
prob = tf.constant(0.0, shape = [batch_size])
counter = tf.constant(0.0, shape = [batch_size])
# the predicate for stopping the while loop. Tensorflow demands that we have
# all of the variables used in the while loop in the predicate.
pred = lambda prob,counter,state,input,acc_states,acc_output,acc_probs:\
tf.logical_and(tf.less(prob,self.one_minus_eps), tf.less(counter,self.N))
acc_probs, acc_outputs, acc_states = [], [], []
_,iterations,_,_,acc_states,acc_output,acc_probs = \
control_flow_ops.while_loop(
pred,
self.ACTStep, #looks like he purposely makes the while loop here
[prob, counter, state, input, acc_states, acc_outputs, acc_probs])
'''mean-field updates for states and outputs'''
next_state = tf.add_n([x*y for x,y in zip(acc_probs,acc_states)])
output = tf.add_n([x*y for x,y in zip(acc_probs,acc_outputs)])
remainder = 1.0 - tf.add_n(acc_probs[:-1]) #you take the last off to avoid a negative ponder cost #the problem here is we need to take the sum of all the remainders
tf.add_to_collection("ACT_remainder", remainder) #if this doesnt work then you can do self.list based upon timesteps
tf.add_to_collection("ACT_iterations", iterations)
return output, next_state
def ACTStep(self,prob, counter, state, input, acc_states, acc_outputs, acc_probs):
'''run rnn once'''
output, new_state = rnn.rnn(self.cell, [input], state, scope=type(self.cell).__name__)
prob_w = tf.get_variable("prob_w", [self.cell.input_size,1])
prob_b = tf.get_variable("prob_b", [1])
halting_probability = tf.nn.sigmoid(tf.matmul(prob_w,new_state) + prob_b)
acc_states.append(new_state)
acc_outputs.append(output)
acc_probs.append(halting_probability)
return [p + prob, counter + 1.0, new_state, input,acc_states,acc_outputs,acc_probs]
def PonderCostFunction(self, time_penalty = 0.01):
'''
note: ponder is completely different than probability and ponder = roe
the ponder cost function prohibits the rnn from cycling endlessly on each timestep when not much is needed
'''
n_iterations = tf.get_collection_ref("ACT_iterations")
remainder = tf.get_collection_ref("ACT_remainder")
return tf.reduce_sum(n_iterations + remainder) #completely different from probability
关于tensorflow - 在 while_loop 的上下文中使用 TensorArrays 来累积值,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/37822097/
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