Tensorflow Grid LSTM RNN TypeError

Question

我正在尝试构建一个在 Tensorflow 中处理 3D 数据的 LSTM RNN。在this 论文中，Grid LSTM RNN 可以是 n 维的。我的网络的想法是有一个 3D 体积 [depth, x, y] 并且网络应该是 [depth, x, y, n_hidden] 其中 n_hidden 是 LSTM 单元递归调用的数量。这个想法是每个像素都有自己的 LSTM 递归调用“字符串”。

输出应该是[depth, x, y, n_classes]。我正在做一个二进制分割——考虑前景和背景，所以类的数量只有 2 个。

# Network Parameters
n_depth = 5
n_input_x = 200 # MNIST data input (img shape: 28*28)
n_input_y = 200
n_hidden = 128 # hidden layer num of features
n_classes = 2

# tf Graph input
x = tf.placeholder("float", [None, n_depth, n_input_x, n_input_y])
y = tf.placeholder("float", [None, n_depth, n_input_x, n_input_y, n_classes])

# Define weights
weights = {}
biases = {}

# Initialize weights
for i in xrange(n_depth * n_input_x * n_input_y):
    weights[i] = tf.Variable(tf.random_normal([n_hidden, n_classes]))
    biases[i] = tf.Variable(tf.random_normal([n_classes]))

def RNN(x, weights, biases):

    # Prepare data shape to match `rnn` function requirements
    # Current data input shape: (batch_size, n_input_y, n_input_x)
    # Permuting batch_size and n_input_y
    x = tf.reshape(x, [-1, n_input_y, n_depth * n_input_x])
    x = tf.transpose(x, [1, 0, 2])
    # Reshaping to (n_input_y*batch_size, n_input_x)

    x =  tf.reshape(x, [-1, n_input_x * n_depth])

    # Split to get a list of 'n_input_y' tensors of shape (batch_size, n_hidden)
    # This input shape is required by `rnn` function
    x = tf.split(0, n_depth * n_input_x * n_input_y, x)

    # Define a lstm cell with tensorflow
    lstm_cell = grid_rnn_cell.GridRNNCell(n_hidden, input_dims=[n_depth, n_input_x, n_input_y])
    # lstm_cell = rnn_cell.MultiRNNCell([lstm_cell] * 12, state_is_tuple=True)
    # lstm_cell = rnn_cell.DropoutWrapper(lstm_cell, output_keep_prob=0.8)
    outputs, states = rnn.rnn(lstm_cell, x, dtype=tf.float32)
    # Linear activation, using rnn inner loop last output
    # pdb.set_trace()

    output = []
    for i in xrange(n_depth * n_input_x * n_input_y):
        #I'll need to do some sort of reshape here on outputs[i]
        output.append(tf.matmul(outputs[i], weights[i]) + biases[i])

    return output


pred = RNN(x, weights, biases)
pred = tf.transpose(tf.pack(pred),[1,0,2])
pred = tf.reshape(pred, [-1, n_depth, n_input_x, n_input_y, n_classes])
# pdb.set_trace()
temp_pred = tf.reshape(pred, [-1, n_classes])
n_input_y = tf.reshape(y, [-1, n_classes])

cost = tf.reduce_mean(tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(temp_pred, n_input_y))

目前我收到错误：TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'NoneType'

在RNN初始化后发生：outputs, states = rnn.rnn(lstm_cell, x, dtype=tf.float32)

x 当然是 float32 类型

我不知道GridRNNCell 返回什么类型，这里有帮助吗？这可能是问题所在。我应该为此定义更多论据吗？ input_dims 是有道理的，但 output_dims 应该是什么？

这是contrib 代码中的错误吗？

GridRNNCell 位于 contrib/grid_rnn/python/ops/grid_rnn_cell.py

Answer 1

我不确定代码的一些实现决策，所以我决定自己动手。要记住的一件事是，这只是单元的实现。由您来构建处理 h 和 m 向量的位置和交互的实际机器，而不是像传递数据并期望它正确遍历维度那么简单。

因此，例如，如果您在二维中工作，从左上角的块开始，获取传入的 x 和 y 向量，将它们连接在一起，然后使用您的单元格计算输出（其中包括两个 x 的传出向量和 y)；您可以存储输出以供以后在相邻块中使用。将这些输出单独传递到每个相应的维度，并在每个相邻块中，连接输入向量（同样，对于每个维度）并计算相邻块的输出。为此，您需要两个 for 循环，每个维度一个。

也许 contrib 中的版本可以解决这个问题，但我遇到了几个问题（我在这里可能错了，但据我所知）： 1) 使用 concat 和 slice 而不是元组来处理向量。这可能会导致性能下降。 2）看起来输入在每一步都被投射，这对我来说并不合适。在论文中，他们仅将沿网格边缘的传入块投射到网络中，而不是贯穿整个网络。

如果看代码，其实很简单。也许阅读论文并根据需要对代码进行调整，或者自己动手是你最好的选择。请记住，单元格仅适用于在每个步骤中执行递归，而不适用于管理传入和传出的 h 和 m 向量。

Answer 2

您使用的是哪个版本的 Grid LSTM 单元？

如果您使用的是https://github.com/tensorflow/tensorflow/blob/master/tensorflow/contrib/rnn/python/ops/rnn_cell.py

我认为您可以尝试初始化“feature_size”和“frequency_skip”。 另外，我认为可能存在另一个错误。将动态形状输入此版本可能会导致 TypeError

Answer 3

是的，动态形状是原因。有一个 PR 可以解决这个问题：https://github.com/tensorflow/tensorflow/pull/4631

@jstaker7：感谢您试用。回覆。问题1，上面的PR使用元组来表示状态和输出，希望它能解决性能问题。 GridRNNCell 是前段时间创建的，当时 Tensorflow 中的所有 LSTMCells 都使用 concat/slice 而不是 tuple。

回复。问题2，GridRNNCell如果通过None就不会投影输入。一个维度既可以是input，也可以是recurrent，当没有输入（inputs = None）时，会使用recurrent tensors进行计算。我们也可以使用 2 个输入维度，直接实例化 GridRNNCell。

当然，为所有情况编写一个泛型类会使代码看起来有点复杂，我认为它需要更好的文档。

无论如何，如果您能分享您的改进，或者您可能需要使其更清晰/更有用的任何想法，那就太好了。无论如何，这是一个开源项目的本质。