带Keras的字级Seq2Seq

时间:2018-02-11 03:50:34

标签: machine-learning deep-learning keras machine-translation

我关注Keras Seq2Seq tutorial,机智正常。但是,这是一个字符级模型,我想将它用于单词级模型。作者甚至包括一个需要更改的段落,但我当前的所有尝试都会导致有关拧紧尺寸的错误。

如果您遵循字符级模型,则输入数据为3个dims:#sequences#max_seq_len#num_char,因为每个字符都是单热编码的。当我绘制教程中使用的模型摘要时,我得到:

Layer (type)                    Output Shape         Param #     Connected to                     
==================================================================================================
input_1 (InputLayer)            (None, None, 71)     0                                            
_____________________________________________________________________________ __________________
input_2 (InputLayer)            (None, None, 94)     0                                            
__________________________________________________________________________________________________
lstm_1 (LSTM)                   [(None, 256), (None, 335872      input_1[0][0]                    
__________________________________________________________________________________________________
lstm_2 (LSTM)                   [(None, None, 256),  359424      input_2[0][0]                    
                                                                 lstm_1[0][1]                     
                                                                 lstm_1[0][2]                     
__________________________________________________________________________________________________
dense_1 (Dense)                 (None, None, 94)     24158       lstm_2[0][0]                     
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编译和训练就好了。

现在本教程的“如果我想使用带有整数序列的单词级模型怎么办?”我试图跟随这些变化。首先,我使用单词索引编码所有序列。因此,输入和目标数据现在是2个dims:#sequences#max_seq_len,因为我不再是单热编码,而是现在使用嵌入层。

encoder_input_data_train.shape   =>  (90000, 9)
decoder_input_data_train.shape   =>  (90000, 16)
decoder_target_data_train.shape  =>  (90000, 16)

例如,序列可能如下所示:

[ 826.  288. 2961. 3127. 1260. 2108.    0.    0.    0.]

当我使用列出的代码时:

# encoder
encoder_inputs = Input(shape=(None, ))
x = Embedding(num_encoder_tokens, latent_dim)(encoder_inputs)
x, state_h, state_c = LSTM(latent_dim, return_state=True)(x)
encoder_states = [state_h, state_c]

# decoder
decoder_inputs = Input(shape=(None,))
x = Embedding(num_decoder_tokens, latent_dim)(decoder_inputs)
x = LSTM(latent_dim, return_sequences=True)(x, initial_state=encoder_states)
decoder_outputs = Dense(num_decoder_tokens, activation='softmax')(x)

model = Model([encoder_inputs, decoder_inputs], decoder_outputs)

模型编译并看起来像这样:

Layer (type)                    Output Shape         Param #     Connected to                     
==================================================================================================
input_35 (InputLayer)           (None, None)         0                                            
__________________________________________________________________________________________________
input_36 (InputLayer)           (None, None)         0                                            
__________________________________________________________________________________________________
embedding_32 (Embedding)        (None, None, 256)    914432      input_35[0][0]                   
__________________________________________________________________________________________________
embedding_33 (Embedding)        (None, None, 256)    914432      input_36[0][0]                   
__________________________________________________________________________________________________
lstm_32 (LSTM)                  [(None, 256), (None, 525312      embedding_32[0][0]               
__________________________________________________________________________________________________
lstm_33 (LSTM)                  (None, None, 256)    525312      embedding_33[0][0]               
                                                                 lstm_32[0][1]                    
                                                                 lstm_32[0][2]                    
__________________________________________________________________________________________________
dense_21 (Dense)                (None, None, 3572)   918004      lstm_33[0][0]                    

编译工作时,培训

model.fit([encoder_input_data, decoder_input_data], decoder_target_data, batch_size=32, epochs=1, validation_split=0.2)

失败并出现以下错误:ValueError: Error when checking target: expected dense_21 to have 3 dimensions, but got array with shape (90000, 16),后者是解码器输入/目标的形状。为什么Dense图层是解码器输入数据形状的数组?

我尝试过的事情:

  • 我发现解码器LSTM有一个return_sequences=True有点奇怪,因为我以为我不能给Dense层一个序列(并且原始字符级模型的解码器没有说明这个)。但是,只需删除或设置return_sequences=False就无济于事。当然,Dense图层现在的输出形状为(None, 3572)
  • 我完全不需要Input层。我已将它们分别设置为shape=(max_input_seq_len, )shape=(max_target_seq_len, ),以便摘要不会显示(None, None),而是显示相应的值,例如(None, 16)。没有变化。
  • Keras Docs中,我读过嵌入层应与input_length一起使用,否则上游的Dense层无法计算其输出。但是,当我相应地设置input_length时,仍然会出错。

我有点陷入僵局吗?我是在正确的轨道上还是从根本上错过了一些东西。我的数据形状错了吗?为什么最后一个Dense图层的形状为(90000, 16)?这似乎很不合适。

更新:我发现问题似乎是decoder_target_data目前的形状为(#sample, max_seq_len),例如(90000, 16)。但我认为我需要对词汇表进行单热编码目标输出:(#sample, max_seq_len, vocab_size),例如(90000, 16, 3572)

不幸的是,这会引发Memory错误。但是,当我进行调试时,即假设词汇量大小为10:

decoder_target_data = np.zeros((len(input_sequences), max_target_seq_len, 10), dtype='float32')

以及后来的解码器模型:

x = Dense(10, activation='softmax')(x)
然后模型训练没有错误。如果这确实是我的问题,我必须通过手动生成批次来训练模型,这样我可以保持词汇量大小但是减少#samples,例如,每个形状(1000, 16, 3572)减少到90个批次。我在这里走在正确的轨道上吗?

1 个答案:

答案 0 :(得分:0)

最近我也遇到了这个问题。没有其他解决方案,然后在batch_size=64中创建小批量的generator,然后代替model.fit进行model.fit_generator。我在下面附加了generate_batch代码:

def generate_batch(X, y, batch_size=64):
    ''' Generate a batch of data '''
    while True:
        for j in range(0, len(X), batch_size):
            encoder_input_data = np.zeros((batch_size, max_encoder_seq_length),dtype='float32')
            decoder_input_data = np.zeros((batch_size, max_decoder_seq_length+2),dtype='float32')
            decoder_target_data = np.zeros((batch_size, max_decoder_seq_length+2, num_decoder_tokens),dtype='float32')

            for i, (input_text_seq, target_text_seq) in enumerate(zip(X[j:j+batch_size], y[j:j+batch_size])):
                for t, word_index in enumerate(input_text_seq):
                    encoder_input_data[i, t] = word_index # encoder input seq

                for t, word_index in enumerate(target_text_seq):
                    decoder_input_data[i, t] = word_index
                    if (t>0)&(word_index<=num_decoder_tokens):
                        decoder_target_data[i, t-1, word_index-1] = 1.

            yield([encoder_input_data, decoder_input_data], decoder_target_data)

然后像这样进行训练:

batch_size = 64
epochs = 2

# Run training
model.compile(optimizer='rmsprop', loss='categorical_crossentropy', metrics=['accuracy'])

model.fit_generator(
    generator=generate_batch(X=X_train_sequences, y=y_train_sequences, batch_size=batch_size),
    steps_per_epoch=math.ceil(len(X_train_sequences)/batch_size),
    epochs=epochs,
    verbose=1,
    validation_data=generate_batch(X=X_val_sequences, y=y_val_sequences, batch_size=batch_size),
    validation_steps=math.ceil(len(X_val_sequences)/batch_size),
    workers=1,
    )

X_train_sequences[[23,34,56], [2, 33544, 6, 10]]之类的列表的列表。
其他人也一样。

还从此博客中获得了帮助-word-level-english-to-marathi-nmt