Python中的递归卡尔曼滤波(Recurrent Kalman Filter):在非线性动态系统中的状态估计

Python中的递归卡尔曼滤波(Recurrent Kalman Filter):在非线性动态系统中的状态估计 大家好,今天我们来深入探讨一个复杂但强大的技术:递归卡尔曼滤波 (Recurrent Kalman Filter, RKF)。 传统的卡尔曼滤波在线性高斯系统中表现出色,但现实世界往往是非线性的。而RKF则试图将卡尔曼滤波的思想应用于非线性动态系统,并利用递归神经网络(RNN)的强大建模能力来实现更精确的状态估计。 1. 为什么需要递归卡尔曼滤波? 首先,让我们回顾一下标准卡尔曼滤波的局限性。 卡尔曼滤波依赖于以下两个关键假设: 线性系统模型: 状态转移方程和观测方程必须是线性的。 高斯噪声: 系统噪声和观测噪声必须服从高斯分布。 然而,在许多实际应用中,这些假设并不成立。例如,飞行器的姿态估计、机器人的导航以及金融市场的建模等,都涉及到非线性动态系统。 为了解决这个问题,研究人员提出了扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)等非线性卡尔曼滤波方法。 但这些方法仍然存在一些问题: EKF: 需要计算雅可比矩阵,对于复杂的非线性函数来说,这可能非常困难或计算成本很高。 …

Griffin与Recurrent Gemma:混合局部注意力与线性递归单元的高效端侧模型设计

Griffin与Recurrent Gemma:混合局部注意力与线性递归单元的高效端侧模型设计 大家好,今天我们来深入探讨一个引人注目的模型设计方向:结合局部注意力机制和线性递归单元,构建高效的端侧模型。我们将以Griffin和 Recurrent Gemma 为例,分析其设计理念、关键技术以及实际应用,并提供相应的代码示例。 1. 端侧模型的需求与挑战 在移动设备、嵌入式系统等端侧环境中部署机器学习模型,面临着诸多挑战: 计算资源有限: 端侧设备的CPU、GPU算力远不及服务器,模型必须轻量高效。 内存容量限制: 模型参数需要占用内存,过大的模型无法部署。 能耗约束: 端侧设备通常由电池供电,模型推理过程必须节能。 实时性要求: 许多应用场景需要模型进行实时推理,例如语音识别、图像处理等。 为了满足这些需求,端侧模型的设计需要重点考虑以下因素: 模型压缩: 减少模型参数量和计算量。 模型加速: 优化模型推理过程,提高计算效率。 硬件适配: 针对特定硬件平台进行优化。 传统的Transformer模型虽然在自然语言处理领域取得了巨大成功,但其全局注意力机制的计算复杂度较高,难以直接应用 …

Block-Recurrent Transformer:引入循环单元(Recurrent Cell)处理超长文档的段落级记忆

Block-Recurrent Transformer:段落级记忆的超长文档处理 大家好,今天我们来聊聊如何利用Block-Recurrent Transformer(BRT)处理超长文档,尤其是如何通过循环单元(Recurrent Cell)实现段落级别的记忆。传统的Transformer模型在处理长序列时面临计算复杂度高、内存消耗大等问题,而BRT通过分块处理和循环机制,有效地缓解了这些问题,使其能够处理更长的文档。 1. 长文档处理的挑战 Transformer模型在自然语言处理领域取得了巨大成功,但其自注意力机制的计算复杂度是序列长度的平方,这使得处理超长文档变得非常困难。具体来说,假设文档长度为N,那么自注意力机制的计算复杂度为O(N^2)。 此外,Transformer模型需要将整个文档加载到内存中,这对于超长文档来说也是一个巨大的挑战。传统的截断方法会丢失上下文信息,影响模型性能。 挑战 原因 解决方案 计算复杂度高 自注意力机制复杂度O(N^2) 分块处理,减少每个块的长度,降低复杂度 内存消耗大 需要加载整个文档到内存中 分块处理,每次只加载一个块到内存中 上下文信息 …