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1. LSTM模型 输入参数理解

（Long Short-Term Memory）

lstm是RNN模型的一种变种模式，增加了输入门，遗忘门，输出门。

LSTM也是在时间序列预测中的常用模型。

小白我也是从这个模型入门来开始机器学习的坑。

LSTM的基本概念与各个门的解释已经有博文写的非常详细：推荐博文:【译】理解LSTM（通俗易懂版）

这篇文章写的非常详细，生动，概念解释的非常清楚。我也是从这个博文里开始理解的。

2. 模型参数

1. 模型的调参是模型训练中非常重要的一部分，调整参数前的重要一步就是要理解参数是什么意思，才能帮助更好的调整参数。
2. 但是发现在一些实战模型将代码直接放在那里，但是基本参数只是把定义写在哪里，没有生动的解释，我一开始看的时候也是一脸懵逼。
3. 在我寻找着写参数的额定义的时候，往往看不到让小白一眼就能明白的解释。
4. 希望从一个小白的角度来讲解我眼中的这些参数是什么意思，如果有不对，还请指出交流。

3. LSTM 的参数输入格式

1. 一般表示为[batch_size, time_step, input_size]

2. 中文解释为[每一次feed数据的行数，时间步长，输入变量个数]

3.1 分开讲解，input_size

1. 如果你使用7个自变量来预测1个因变量，那么input_size=7，output_size=1
2. 如果你使用8个自变量来预测3个因变量，那么input_size=8，output_size=3

这个还是比较好理解的，你的输入数据，想要通过什么变量预测什么变量应该是比较清楚的。

难点是另外两个参数的区别。

3.2 分开讲解，batch_size

1. 如果你的数据有10000行，训练100次把所有数据训练完，那么你的batch_size=10000/100=100
2. 如果你的数据有20000行，同样训练100次把所有数据训练完，那么你的batch_size=20000/100=200
3. 如果你的数据有20000行，训练50次把所有数据训练完，那么你的batch_size=20000/50=400
4. 以此类推
5. 不过只是举个例子，实际的情况要看你的数据样本，一般的batch_size小于100，来使你的训练结果更好，一次feed太多行数据，模型容易吃撑，消化不良，可能需要健胃消食片，哈哈哈哈

3.3 分开讲解， time_step

最最最最难理解的就是这个time_step了，我也是琢磨了好久。

1. 首先要知道，time_step是指的哪个过程？
   是不是看到的图都是在画，输入了什么，遗忘了什么，输出了什么，以为每个细胞状态都是1个time_step?
   如果这样的话，那么恭喜你，你和我一样，都是想错了，其实那些一串的流程细胞状态图都是在1个time_step！都是在1个time_step！都是在1个time_step！
2. 是不是很惊讶，很奇怪？
3. 那讲的是time_step的内部进行的，而不是在time_step之间。
4. 换句话说，所谓的t-1的遗留状态也是在一个time_step里面的事情，t多少取决于time_step的取值。

此时，再来看看time_step的本身含义，时间步长，时间步长，那么一定是是和时间有关系啊！！！

4. 重点

4.1 batch_size与time_step

1. 之前的batch_size中只是规定了一个每次feed多少行数据进去，并没有涵盖一个时间的概念进去，
2. 而这个参数刚好就是对于时间的限制，毕竟你是做时间序列预测，所以才多了这个参数。
3. 换句话说，就是在一个batch_size中，你要定义一下每次数据的时间序列是多少？
4. 如果你的数据都是按照时间排列的，batch_size是100的话，time_step=10
5. 在第1次训练的时候，是用前100行数据进行训练，而在这其中每次给模型10个连续时间序列的数据。
6. 那你是不是以为应该是1-10，11-20，21-30，这样把数据给模型？还是不对，请看下图。

4.2 [batch_size, time_step, input_size]=[30,5,7]

time_step=n, 就意味着我们认为每一个值都和它前n个值有关系

1. 如果 [batch_size, time_step, input_size]=[30,5,7]
2. 那么，上图中，黑色框代表的就是一个batch_size中所含有的数据的量。
3. 那么，从上到下的3个红色框就为 time_step为5的时候，每次细胞输入门所输入的数据量。
4. 那么，列B~列H，一共7列，就为 input_size

4.3 举例

再看下图

time_step=n, 就意味着我们认为每一个值都和它前n个值有关系

1. 假如没有time_step这个参数， [input_size=7，batch_size=30]，一共只需要1次就能训练完所有数据。
2. 如果有，那么变成了 [input_size=7，batch_size=30, time_step=5]，需要30-5+1=26，需要26次数据连续喂给模型，中间不能停。
3. 在26次中每一次都要把上一次产生的y，与这一次的5行连续时间序列数据一起feed进去，再产生新的y
4. 以此往复，直到此个batch_size 结束。

结语

1. input_size 是根据你的训练问题而确定的。

2. time_step是LSTM神经网络中的重要参数，time_step在神经网络模型建好后一般就不会改变了。

3. 与time_step不同的是，batch_size是模型训练时的训练参数，在模型训练时可根据模型训练的结果以及loss随时进行调整，达到最优。

非常感谢以下作者，让我慢慢理解了参数意义，才有了以上学习笔记！

参考资料：

菜鸡的自我拯救，RNN 参数理解

视觉弘毅，RNN之多层LSTM理解

MichaelLiu_dev，理解LSTM（通俗易懂版）

Andrej Karpathy，The Unreasonable Effectiveness of Recurrent Neural Networks