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循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Recurrent Neural Network，RNN)主要是用來(lái)解決序列數(shù)據(jù)問(wèn)題。它之所以成為循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是因?yàn)橐粋€(gè)序列的當(dāng)前輸出與前面的輸出也是有關(guān)的。RNN網(wǎng)絡(luò)對(duì)之前時(shí)刻的信息進(jìn)行記憶，并運(yùn)用到當(dāng)前輸出計(jì)算中，與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不同，循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱藏層之間的神經(jīng)元是相互連接的，隱藏層中神經(jīng)元的輸入是由輸入層的輸出和上一時(shí)刻隱藏神經(jīng)元的輸出共同構(gòu)成。雖然RNN網(wǎng)絡(luò)取得了一些顯著成果，但是有一些缺點(diǎn)和局限，如：訓(xùn)練難度大、準(zhǔn)確度低、效率低、時(shí)間長(zhǎng)等，故基于RNN之上的一些改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)模型逐漸被研發(fā)出來(lái)，如：長(zhǎng)短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)(Long Short-Term Memory，LSTM)，雙向RNN，雙向LSTM、GRU等。這些改進(jìn)的RNN模型在圖像識(shí)別領(lǐng)域表現(xiàn)出了顯出的效果，并被廣泛應(yīng)用。以LSTM網(wǎng)絡(luò)為例，介紹下其主要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

長(zhǎng)短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)(Long Short-Term Memory，LSTM)解決了RNN存在著梯度消失或梯度爆炸等問(wèn)題，可以學(xué)習(xí)長(zhǎng)期依賴問(wèn)題。其結(jié)構(gòu)如下。

LSTM擁有三個(gè)門來(lái)讓信息選擇式通過(guò)：遺忘門、輸入門、輸出門。其中遺忘門決定著哪些信息可以通過(guò)這個(gè)cell。它通過(guò)一個(gè)sigmoid神經(jīng)層來(lái)實(shí)現(xiàn)。它的輸入是，輸出是一個(gè)數(shù)值在(0，1)之間的向量，表示著讓的各部分信息通過(guò)的比重。0表示“不讓任何信息通過(guò)”，1表示“讓所有信息通過(guò)”。

輸入門決定著讓多少新的信息加入到cell狀態(tài)中來(lái)，一個(gè)tanh層生成一個(gè)向量，也就是備選的用來(lái)更新的內(nèi)容。

更新cell狀態(tài)：

輸出門決定中的哪部分信息被輸出：

GRU網(wǎng)絡(luò)模型也同樣解決了RNN存在著梯度消失或梯度爆炸等問(wèn)題，能夠?qū)W習(xí)長(zhǎng)期依賴關(guān)系，是LSTM的一種變形，結(jié)構(gòu)比LSTM簡(jiǎn)單，具有更少的參數(shù)，訓(xùn)練時(shí)間也較LSTM有所縮短。也廣泛應(yīng)用于語(yǔ)音識(shí)別、圖像描述、自然語(yǔ)言處理等場(chǎng)景。