LSTM cell结构的理解和计算

LSTM是传统RNN网络的扩展，其核心结构是其cell单元，网上LSTM的相关资料繁多，质量参差不齐，下面主要结合LSTM神经网络的详细推导和 Christopher Olah的blog两篇文章中的内容进行说明。主要介绍网络如何计算，为何这么算先不展开:)。前者一副图加上29个公式，简洁明了；后者娓娓道来，适合初学者。

首先是LSTM cell最常见的结构图：

这是变形的版本（找不到更清晰的版本了），其中输入门控制输入（新记忆）的输入幅度；遗忘门控制之前记忆状态的输入幅度；输出门控制最终记忆的输出幅度。图中的三角形其实就是乘法符号。

t时刻cell的Input:1.由当前输入Xt2.前一时刻cell的输出ht-13.前一时刻cell的状态ct-1（可以理解为计算ht-1过程中的中间值）t时刻cell的3个控制门Gate，值域[0,1]（改进的GRU的cell将输入门和遗忘门合并为Update门）:1.输入门it2.遗忘门ft3.输出门ot计算过程如下（请对照上面第二个结构图）：step 1.1  输入门it   step 1.2  及其控制的新记忆Ct波浪线:)（如下图）W是其对应的权重矩阵，b为偏置。黄色的框内是不同的激活函数。其实这两个运算可以等效为两层并行的神经网络。

step 1.3 遗忘门ft （控制对于之前输入记忆ct-1的遗忘程度）（如下图）其中，step1.1、1.2和1.3是可以并行计算的，输入都是当前输入Xt 和 前一时刻cell的输出ht-1

step  2 当前t时刻cell的状态Ct（由step 1计算的三个结果得到）

step 3  输出门Ot及其控制的t时刻cell的输出ht

step 4  信号xt通过ht的输出： 

以上其实是lstm的前向传播过程，反向传播求解梯度及参数更新具体参考LSTM神经网络的详细推导