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Keras LSTMブロックに自前の活性化関数を指定したい

mah110.matthew

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Kerasは、TheanoやTensorFlow/CNTK対応のラッパーライブラリです。DeepLearningの数学的部分を短いコードでネットワークとして表現することが可能。DeepLearningの最新手法を迅速に試すことができます。

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投稿2019/12/09 06:14

前提・実現したいこと

Keras で LSTM を使って時系列データを処理する勉強をしています。
将来的にはハードウェアで実装したいと考えているので、
LSTM ブロック内の活性化関数を単純なものに置き換えたいと思っています。
sigmoid については hard_sigmoid 関数が準備されていますが、
tanh には同様の近似関数がありません。
それで近似関数で活性化関数を作ろうとしていますが、うまく行っていません。
独自の活性化関数の実装方法についてご教授いただけないでしょうか。

エラーメッセージ


ValueErrorTraceback (most recent call last)
<ipython-input-24-6c5c73cd7cdd> in <module>
7
8 model = Sequential()
----> 9 model.add(LSTM(n_hidden, batch_input_shape=(None, length_of_sequence, in_out_neurons), return_sequences=False, recurrent_activation='hard_sigmoid', activation='Hard_Tanh'))
10 model.add(Dense(in_out_neurons))
11 model.add(Activation("linear"))

~/.pyenv/versions/anaconda3-5.3.1/envs/lstm/lib/python3.7/site-packages/keras/legacy/interfaces.py in wrapper(*args, **kwargs)
89 warnings.warn('Update your ' + object_name + ' call to the ' +
90 'Keras 2 API: ' + signature, stacklevel=2)
---> 91 return func(*args, **kwargs)
92 wrapper._original_function = func
93 return wrapper

~/.pyenv/versions/anaconda3-5.3.1/envs/lstm/lib/python3.7/site-packages/keras/layers/recurrent.py in init(self, units, activation, recurrent_activation, use_bias, kernel_initializer, recurrent_initializer, bias_initializer, unit_forget_bias, kernel_regularizer, recurrent_regularizer, bias_regularizer, activity_regularizer, kernel_constraint, recurrent_constraint, bias_constraint, dropout, recurrent_dropout, implementation, return_sequences, return_state, go_backwards, stateful, unroll, **kwargs)
2229 dropout=dropout,
2230 recurrent_dropout=recurrent_dropout,
-> 2231 implementation=implementation)
2232 super(LSTM, self).init(cell,
2233 return_sequences=return_sequences,

~/.pyenv/versions/anaconda3-5.3.1/envs/lstm/lib/python3.7/site-packages/keras/layers/recurrent.py in init(self, units, activation, recurrent_activation, use_bias, kernel_initializer, recurrent_initializer, bias_initializer, unit_forget_bias, kernel_regularizer, recurrent_regularizer, bias_regularizer, kernel_constraint, recurrent_constraint, bias_constraint, dropout, recurrent_dropout, implementation, **kwargs)
1877 super(LSTMCell, self).init(**kwargs)
1878 self.units = units
-> 1879 self.activation = activations.get(activation)
1880 self.recurrent_activation = activations.get(recurrent_activation)
1881 self.use_bias = use_bias

~/.pyenv/versions/anaconda3-5.3.1/envs/lstm/lib/python3.7/site-packages/keras/activations.py in get(identifier)
225 if isinstance(identifier, six.string_types):
226 identifier = str(identifier)
--> 227 return deserialize(identifier)
228 elif callable(identifier):
229 if isinstance(identifier, Layer):

~/.pyenv/versions/anaconda3-5.3.1/envs/lstm/lib/python3.7/site-packages/keras/activations.py in deserialize(name, custom_objects)
206 module_objects=globals(),
207 custom_objects=custom_objects,
--> 208 printable_module_name='activation function')
209
210

~/.pyenv/versions/anaconda3-5.3.1/envs/lstm/lib/python3.7/site-packages/keras/utils/generic_utils.py in deserialize_keras_object(identifier, module_objects, custom_objects, printable_module_name)
165 if fn is None:
166 raise ValueError('Unknown ' + printable_module_name +
--> 167 ':' + function_name)
168 return fn
169 else:

ValueError: Unknown activation function:Hard_Tanh

該当のソースコード

class Hard_Tanh(Layer):
def init(self, **kwargs):
super(Hard_Tanh, self).init(**kwargs)
self.supports_masking = True

def call(self, inputs): return 2.0 * K.sigmoid(2.0*inputs)-1 def get_config(self): config = {} base_config = super(Hard_Tanh, self).get_config() return dict(list(base_config.items()) + list(config.items()))

model = Sequential()
model.add(LSTM(n_hidden, batch_input_shape=(None, length_of_sequence, in_out_neurons), return_sequences=False, recurrent_activation='hard_sigmoid', activation='Hard_Tanh'))
model.add(Dense(in_out_neurons))
model.add(Activation("linear"))
optimizer = Adam(lr=0.001)
model.compile(loss="mean_squared_error", optimizer=optimizer)

試したこと

もっと単純に、

import keras.backend as K
def Hard_Tanh(x):
return 2.0 * K.hard_sigmoid(2.0 * x) - 1.0

としてみましたが、同じエラーでした。

補足情報(FW/ツールのバージョンなど)

OS: Ubuntu 18.04
python: 3.7(Anaconda3.5.1)
Keras: 2.3.1
Tensorflow: 2.0.0

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自己解決

自己解決しました。
Kerasのソースコード(activations.py)を参照したところ、ドキュメントでは引数に文字列を入れていますが、callable な値を入れることができるようです。
なので自前に作った関数を指定すれば目的の動作をしました。
具体的には以下のようにしました。

import keras.backend as K def Hard_Tanh(x): return 2.0 * K.hard_sigmoid(2.0 * x) - 1.0 model.add(LSTM(n_hidden, batch_input_shape=(None, length_of_sequence, in_out_neurons), return_sequences=False, recurrent_activation='hard_sigmoid', activation=Hard_Tanh))

投稿2019/12/10 04:21

mah110.matthew

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