这篇文章将多步长预测的第五种实现方法:Seq2Seq。
seq2seq由两部分组成:Encoder和Decoder。seq2seq的输入是一个序列,输出也是一个序列,经常用于时间序列预测。关于seq2seq的具体原理可以参考: DL入门(3):循环神经网络(RNN) 。
我们根据前24个时刻的负荷以及该时刻的环境变量来预测接下来12个时刻的负荷(步长pred_step_size可调)。
数据处理代码和前面的直接多输出预测一致。
模型搭建分为三个步骤:编码器、解码器以及seq2seq。
首先是Encoder:
class Encoder(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, batch_size): super().__init__() self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.num_layers = num_layers self.num_directions = 1 self.batch_size = batch_size self.lstm = nn.LSTM(self.input_size, self.hidden_size, self.num_layers, batch_first=True, bidirectional=False) def forward(self, input_seq): batch_size, seq_len = input_seq.shape[0], input_seq.shape[1] h_0 = torch.randn(self.num_directions * self.num_layers, batch_size, self.hidden_size).to(device) c_0 = torch.randn(self.num_directions * self.num_layers, batch_size, self.hidden_size).to(device) output, (h, c) = self.lstm(input_seq, (h_0, c_0)) return h, c 一般来讲编码器采用的就是RNN网络,这里采用了LSTM将原始数据进行编码,然后将LSTM的最后的隐状态和单元状态返回。 接着是解码器Decoder: class Decoder(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, output_size, batch_size): super().__init__() self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.num_layers = num_layers self.output_size = output_size self.num_directions = 1 self.batch_size = batch_size self.lstm = nn.LSTM(self.input_size, self.hidden_size, self.num_layers, batch_first=True, bidirectional=False) self.linear = nn.Linear(self.hidden_size, self.output_size) def forward(self, input_seq, h, c): # input_seq(batch_size, input_size) batch_size = input_seq.shape[0] input_seq = input_seq.view(batch_size, 1, self.input_size) output, (h, c) = self.lstm(input_seq, (h, c)) # output(batch_size, seq_len, num * hidden_size) pred = self.linear(output) # pred(batch_size, 1, output_size) pred = pred[:, -1, :] return pred, h, c 解码器同样也由LSTM组成,不过解码器的初始的隐状态和单元状态是编码器的输出。此外,解码器每次只输入seq_len中的一个。 最后定义seq2seq: class Seq2Seq(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, output_size, batch_size): super().__init__() self.output_size = output_size self.Encoder = Encoder(input_size, hidden_size, num_layers, batch_size) self.Decoder = Decoder(input_size, hidden_size, num_layers, output_size, batch_size) def forward(self, input_seq): batch_size, seq_len, _ = input_seq.shape[0], input_seq.shape[1], input_seq.shape[2] h, c = self.Encoder(input_seq) outputs = torch.zeros(batch_size, seq_len, self.output_size).to(device) for t in range(seq_len): _input = input_seq[:, t, :] output, h, c = self.Decoder(_input, h, c) outputs[:, t, :] = output return outputs[:, -1, :] seq2seq中,将24个时刻的的数据依次迭代输入解码器。 3.3 模型训练/测试 模型训练和测试同前文一致。 3.4 实验结果 前24个预测未来12个,每个模型训练50轮,MAPE为9.09%,还需要进一步完善。 IV. 源码及数据 后面将陆续公开~ 分类: 人工智能 标签: PyTorch深度学习 安装掘金浏览器插件 多内容聚合浏览、多引擎快捷搜索、多工具便捷提效、多模式随心畅享,你想要的,这里都有! 前往安装 天津大学 计算机硕士在读 @ 天津大学
class Encoder(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, batch_size): super().__init__() self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.num_layers = num_layers self.num_directions = 1 self.batch_size = batch_size self.lstm = nn.LSTM(self.input_size, self.hidden_size, self.num_layers, batch_first=True, bidirectional=False) def forward(self, input_seq): batch_size, seq_len = input_seq.shape[0], input_seq.shape[1] h_0 = torch.randn(self.num_directions * self.num_layers, batch_size, self.hidden_size).to(device) c_0 = torch.randn(self.num_directions * self.num_layers, batch_size, self.hidden_size).to(device) output, (h, c) = self.lstm(input_seq, (h_0, c_0)) return h, c 一般来讲编码器采用的就是RNN网络,这里采用了LSTM将原始数据进行编码,然后将LSTM的最后的隐状态和单元状态返回。 接着是解码器Decoder:
一般来讲编码器采用的就是RNN网络,这里采用了LSTM将原始数据进行编码,然后将LSTM的最后的隐状态和单元状态返回。
接着是解码器Decoder:
class Decoder(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, output_size, batch_size): super().__init__() self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.num_layers = num_layers self.output_size = output_size self.num_directions = 1 self.batch_size = batch_size self.lstm = nn.LSTM(self.input_size, self.hidden_size, self.num_layers, batch_first=True, bidirectional=False) self.linear = nn.Linear(self.hidden_size, self.output_size) def forward(self, input_seq, h, c): # input_seq(batch_size, input_size) batch_size = input_seq.shape[0] input_seq = input_seq.view(batch_size, 1, self.input_size) output, (h, c) = self.lstm(input_seq, (h, c)) # output(batch_size, seq_len, num * hidden_size) pred = self.linear(output) # pred(batch_size, 1, output_size) pred = pred[:, -1, :] return pred, h, c 解码器同样也由LSTM组成,不过解码器的初始的隐状态和单元状态是编码器的输出。此外,解码器每次只输入seq_len中的一个。 最后定义seq2seq: class Seq2Seq(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, output_size, batch_size): super().__init__() self.output_size = output_size self.Encoder = Encoder(input_size, hidden_size, num_layers, batch_size) self.Decoder = Decoder(input_size, hidden_size, num_layers, output_size, batch_size) def forward(self, input_seq): batch_size, seq_len, _ = input_seq.shape[0], input_seq.shape[1], input_seq.shape[2] h, c = self.Encoder(input_seq) outputs = torch.zeros(batch_size, seq_len, self.output_size).to(device) for t in range(seq_len): _input = input_seq[:, t, :] output, h, c = self.Decoder(_input, h, c) outputs[:, t, :] = output return outputs[:, -1, :] seq2seq中,将24个时刻的的数据依次迭代输入解码器。 3.3 模型训练/测试 模型训练和测试同前文一致。 3.4 实验结果 前24个预测未来12个,每个模型训练50轮,MAPE为9.09%,还需要进一步完善。 IV. 源码及数据 后面将陆续公开~ 分类: 人工智能 标签: PyTorch深度学习 安装掘金浏览器插件 多内容聚合浏览、多引擎快捷搜索、多工具便捷提效、多模式随心畅享,你想要的,这里都有! 前往安装 天津大学 计算机硕士在读 @ 天津大学
class Decoder(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, output_size, batch_size): super().__init__() self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.num_layers = num_layers self.output_size = output_size self.num_directions = 1 self.batch_size = batch_size self.lstm = nn.LSTM(self.input_size, self.hidden_size, self.num_layers, batch_first=True, bidirectional=False) self.linear = nn.Linear(self.hidden_size, self.output_size) def forward(self, input_seq, h, c): # input_seq(batch_size, input_size) batch_size = input_seq.shape[0] input_seq = input_seq.view(batch_size, 1, self.input_size) output, (h, c) = self.lstm(input_seq, (h, c)) # output(batch_size, seq_len, num * hidden_size) pred = self.linear(output) # pred(batch_size, 1, output_size) pred = pred[:, -1, :] return pred, h, c 解码器同样也由LSTM组成,不过解码器的初始的隐状态和单元状态是编码器的输出。此外,解码器每次只输入seq_len中的一个。 最后定义seq2seq:
解码器同样也由LSTM组成,不过解码器的初始的隐状态和单元状态是编码器的输出。此外,解码器每次只输入seq_len中的一个。
最后定义seq2seq:
class Seq2Seq(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, output_size, batch_size): super().__init__() self.output_size = output_size self.Encoder = Encoder(input_size, hidden_size, num_layers, batch_size) self.Decoder = Decoder(input_size, hidden_size, num_layers, output_size, batch_size) def forward(self, input_seq): batch_size, seq_len, _ = input_seq.shape[0], input_seq.shape[1], input_seq.shape[2] h, c = self.Encoder(input_seq) outputs = torch.zeros(batch_size, seq_len, self.output_size).to(device) for t in range(seq_len): _input = input_seq[:, t, :] output, h, c = self.Decoder(_input, h, c) outputs[:, t, :] = output return outputs[:, -1, :] seq2seq中,将24个时刻的的数据依次迭代输入解码器。 3.3 模型训练/测试 模型训练和测试同前文一致。 3.4 实验结果 前24个预测未来12个,每个模型训练50轮,MAPE为9.09%,还需要进一步完善。 IV. 源码及数据 后面将陆续公开~ 分类: 人工智能 标签: PyTorch深度学习 安装掘金浏览器插件 多内容聚合浏览、多引擎快捷搜索、多工具便捷提效、多模式随心畅享,你想要的,这里都有! 前往安装 天津大学 计算机硕士在读 @ 天津大学
class Seq2Seq(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, output_size, batch_size): super().__init__() self.output_size = output_size self.Encoder = Encoder(input_size, hidden_size, num_layers, batch_size) self.Decoder = Decoder(input_size, hidden_size, num_layers, output_size, batch_size) def forward(self, input_seq): batch_size, seq_len, _ = input_seq.shape[0], input_seq.shape[1], input_seq.shape[2] h, c = self.Encoder(input_seq) outputs = torch.zeros(batch_size, seq_len, self.output_size).to(device) for t in range(seq_len): _input = input_seq[:, t, :] output, h, c = self.Decoder(_input, h, c) outputs[:, t, :] = output return outputs[:, -1, :] seq2seq中,将24个时刻的的数据依次迭代输入解码器。
seq2seq中,将24个时刻的的数据依次迭代输入解码器。
3.3 模型训练/测试 模型训练和测试同前文一致。 3.4 实验结果 前24个预测未来12个,每个模型训练50轮,MAPE为9.09%,还需要进一步完善。 IV. 源码及数据 后面将陆续公开~ 分类: 人工智能 标签: PyTorch深度学习 安装掘金浏览器插件 多内容聚合浏览、多引擎快捷搜索、多工具便捷提效、多模式随心畅享,你想要的,这里都有! 前往安装 天津大学 计算机硕士在读 @ 天津大学
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后面将陆续公开~