京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
作者 | Francois Chollet
编译 | CDA数据分析师
A ten-minute introduction to sequence-to-sequence learning in Keras
什么是顺序学习?
序列到序列学习(Seq2Seq)是关于将模型从一个域(例如英语中的句子)转换为另一域(例如将相同句子翻译为法语的序列)的训练模型。
“猫坐在垫子上” -> [ Seq2Seq 模型] -> “在小吃中聊天
这可用于机器翻译或免费问答(在给定自然语言问题的情况下生成自然语言答案)-通常,它可在需要生成文本的任何时间使用。
有多种处理此任务的方法,可以使用RNN或使用一维卷积网络。在这里,我们将重点介绍RNN。
普通情况:输入和输出序列的长度相同
当输入序列和输出序列的长度相同时,您可以简单地使用Keras LSTM或GRU层(或其堆栈)来实现此类模型。在此示例脚本 中就是这种情况, 该脚本显示了如何教RNN学习加编码为字符串的数字:
该方法的一个警告是,它假定可以生成target[...t]给定input[...t]。在某些情况下(例如添加数字字符串),该方法有效,但在大多数用例中,则无效。在一般情况下,有关整个输入序列的信息是必需的,以便开始生成目标序列。
一般情况:规范序列间
在一般情况下,输入序列和输出序列具有不同的长度(例如,机器翻译),并且需要整个输入序列才能开始预测目标。这需要更高级的设置,这是人们在没有其他上下文的情况下提到“序列模型的序列”时通常所指的东西。运作方式如下:
RNN层(或其堆栈)充当“编码器”:它处理输入序列并返回其自己的内部状态。请注意,我们放弃了编码器RNN的输出,仅恢复 了状态。在下一步中,此状态将用作解码器的“上下文”或“条件”。
另一个RNN层(或其堆栈)充当“解码器”:在给定目标序列的先前字符的情况下,对其进行训练以预测目标序列的下一个字符。具体而言,它经过训练以将目标序列变成相同序列,但在将来会偏移一个时间步,在这种情况下,该训练过程称为“教师强迫”。重要的是,编码器使用来自编码器的状态向量作为初始状态,这就是解码器如何获取有关应该生成的信息的方式。有效地,解码器学会产生targets[t+1...] 给定的targets[...t],调节所述输入序列。
在推断模式下,即当我们想解码未知的输入序列时,我们会经历一个略有不同的过程:
同样的过程也可以用于训练Seq2Seq网络,而无需 “教师强制”,即通过将解码器的预测重新注入到解码器中。
一个Keras例子
因为训练过程和推理过程(解码句子)有很大的不同,所以我们对两者使用不同的模型,尽管它们都利用相同的内部层。
这是我们的训练模型。它利用Keras RNN的三个关键功能:
return_state构造器参数,配置RNN层返回一个列表,其中,第一项是输出与下一个条目是内部RNN状态。这用于恢复编码器的状态。
inital_state呼叫参数,指定一个RNN的初始状态(S)。这用于将编码器状态作为初始状态传递给解码器。
return_sequences构造函数的参数,配置RNN返回其输出全序列(而不只是最后的输出,其默认行为)。在解码器中使用。
from keras.models import Model from keras.layers import Input, LSTM, Dense # Define an input sequence and process it. encoder_inputs = Input(shape=(None, num_encoder_tokens)) encoder = LSTM(latent_dim, return_state=True) encoder_outputs, state_h, state_c = encoder(encoder_inputs) # We discard `encoder_outputs` and only keep the states. encoder_states = [state_h, state_c] # Set up the decoder, using `encoder_states` as initial state. decoder_inputs = Input(shape=(None, num_decoder_tokens)) # We set up our decoder to return full output sequences, # and to return internal states as well. We don't use the # return states in the training model, but we will use them in inference. decoder_lstm = LSTM(latent_dim, return_sequences=True, return_state=True) decoder_outputs, _, _ = decoder_lstm(decoder_inputs, initial_state=encoder_states) decoder_dense = Dense(num_decoder_tokens, activation='softmax') decoder_outputs = decoder_dense(decoder_outputs) # Define the model that will turn # `encoder_input_data` & `decoder_input_data` into `decoder_target_data` model = Model([encoder_inputs, decoder_inputs], decoder_outputs)
我们分两行训练我们的模型,同时监视20%的保留样本中的损失。
# Run training model.compile(optimizer='rmsprop', loss='categorical_crossentropy') model.fit([encoder_input_data, decoder_input_data], decoder_target_data, batch_size=batch_size, epochs=epochs, validation_split=0.2)
在MacBook CPU上运行大约一个小时后,我们就可以进行推断了。为了解码测试语句,我们将反复:
这是我们的推理设置:
encoder_model = Model(encoder_inputs, encoder_states) decoder_state_input_h = Input(shape=(latent_dim,)) decoder_state_input_c = Input(shape=(latent_dim,)) decoder_states_inputs = [decoder_state_input_h, decoder_state_input_c] decoder_outputs, state_h, state_c = decoder_lstm( decoder_inputs, initial_state=decoder_states_inputs) decoder_states = [state_h, state_c] decoder_outputs = decoder_dense(decoder_outputs) decoder_model = Model( [decoder_inputs] + decoder_states_inputs, [decoder_outputs] + decoder_states)
我们使用它来实现上述推理循环:
def decode_sequence(input_seq): # Encode the input as state vectors. states_value = encoder_model.predict(input_seq) # Generate empty target sequence of length 1. target_seq = np.zeros((1, 1, num_decoder_tokens)) # Populate the first character of target sequence with the start character. target_seq[0, 0, target_token_index['\t']] = 1. # Sampling loop for a batch of sequences # (to simplify, here we assume a batch of size 1). stop_condition = False decoded_sentence = '' while not stop_condition: output_tokens, h, c = decoder_model.predict( [target_seq] + states_value) # Sample a token sampled_token_index = np.argmax(output_tokens[0, -1, :]) sampled_char = reverse_target_char_index[sampled_token_index] decoded_sentence += sampled_char # Exit condition: either hit max length # or find stop character. if (sampled_char == '\n' or len(decoded_sentence) > max_decoder_seq_length): stop_condition = True # Update the target sequence (of length 1). target_seq = np.zeros((1, 1, num_decoder_tokens)) target_seq[0, 0, sampled_token_index] = 1. # Update states states_value = [h, c] return decoded_sentence
我们得到了一些不错的结果-毫不奇怪,因为我们正在解码从训练测试中提取的样本
Input sentence: Be nice. Decoded sentence: Soyez gentil ! - Input sentence: Drop it! Decoded sentence: Laissez tomber ! - Input sentence: Get out! Decoded sentence: Sortez !
到此,我们结束了对Keras中序列到序列模型的十分钟介绍。提醒:此脚本的完整代码可以在GitHub上找到。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
一、问题:为什么 ID 会"断号" 很多刚接触 MySQL 的同学都会有一个困惑:表里的主键 ID 是自增的,删了中间几行数据之后,ID 变 ...
2026-10-22一、问题场景:为什么会重复 JOIN 同一个子查询 在写复杂 SQL 时,经常遇到这种需求:同一张表或同一个聚合子查询,要和主表关联 ...
2026-10-22人力资源专员是HR体系的执行入口。招聘信息发布、简历初筛、面试安排、考勤汇总、入离职手续、劳动合同与档案管理,大多由这个岗 ...
2026-10-22人力资源经理问“必学技巧”,真正要解决的不是知识清单不够长,而是时间有限、业务催得紧,学完却用不上。更有效的路径是:先用 ...
2026-10-22内容营销岗位的核心任务,不是“把文案写得更漂亮”,而是围绕目标受众,用持续的内容供给影响认知、推动转化并沉淀复购。它至少 ...
2026-10-22理财经理培训课程很多,难的是判断“先学什么、后学什么、学完能做什么”。与其按课程名称罗列,不如先看岗位任务:客户分层与维 ...
2026-10-22理财经理的知识结构,可以先用一句话概括:合规与产品知识决定“不出错”,客户经营与资产配置决定“够不够专业”,市场研判与数 ...
2026-10-22经济学背景做数据分析,优势不在工具,而在问题意识:供需如何相互作用、成本与收益如何权衡、变量之间是相关还是因果。真正的缺 ...
2026-10-22需要,但要把“需要”理解准确。经济学本身就在处理数据:GDP、物价、就业、企业营收、问卷调研,都是经济分析的原料。真正的区 ...
2026-10-22经济学分析能力不是单一技能,它至少由三层构成:把现实问题转成可检验假设的理论框架能力、用数据与统计方法验证假设的工具能力 ...
2026-10-22金融分析师的知识提升,先补的不是更多模型,而是让结论可复核的底层能力。按任务顺序,大致是四层:财务与业务理解、指标口径管 ...
2026-10-22金融分析师的“通用技能”,指换到不同机构、不同行业组仍用得上的底层能力,而非某家公司内部系统的操作经验。按任务拆,日常要 ...
2026-10-22先给结论:数据分析证书不是金融分析师的准入条件,招聘方也不会因为一张证书就直接判断你能做分析。要不要考,取决于你当前任务 ...
2026-10-22金融分析师的核心技能,不是“会看K线”或“会讲宏观”,而是能把一家公司、一个行业或一类资产,转化为可核查的数据判断与书面 ...
2026-10-22产品经理的知识提升,不是把需求文档、原型、SQL、数据分析、项目管理都学一遍,而是先对准目标岗位的真实任务,找出自己最缺的 ...
2026-10-22产品专员提升工作知识,最有效的方式不是先囤课程,而是围绕日常交付的四件事来补:需求调研与优先级判断、原型与PRD表达、竞品 ...
2026-10-22产品运营专员提升个人能力,常见误区是先把Excel、SQL、Python列成一张学习清单,然后从第一个工具开始学。更有效的做法是先回答 ...
2026-10-22产品运营的能力提升,最怕从“课程目录”出发:今天学增长模型,明天背SQL语法,学完却说不清自己负责的功能为什么激活率低。更 ...
2026-10-22产品经理的技能和影响力不是两条分开的赛道。技能决定你能不能把问题分析清楚、把方案设计对;影响力决定你的判断能否被团队接受 ...
2026-10-22产品经理要学的数据分析能力,不是“会写SQL”或“会用BI工具”这么简单。更准确地说,是围绕需求评估、功能迭代、指标监控、实 ...
2026-10-22