第3章 抉择

隐地，一个充满危险的地方，一个老人站立其中，却丝毫不害怕，吩咐着身边一位少年，将几个蓝色晶体摆在地上。

晶体之间凭借着一股奇妙力量相互联系，慢慢亮了起来，却泛着墨绿的色泽，紧接着蓝色晶体碎裂，墨绿光芒四射，从中出现了一个少年。

少年名叫方闲，一副十五六岁的模样，似乎刚刚苏醒的样子，揉了揉眼睛，看着这陌生的地方，有点茫然。

方闲看向老人，还未开口说话，一声咆哮从不远处传来，巨大的身躯逐渐出现，

信息是通过一个“门”结构来进行添加和删除的，这个“门”结构被训练用于学习保存或忘记什么信息，在LSTM中这个结构极其重要。LSTM 有三种类型的门结构：遗忘门、输入门和输出门，三种门都有权重向量和偏置项，并设置了sigmoid函数，随后三种门将结合它们处理信息数据，通过计算向量得到新向量数据信息，以此保证LSTM对信息的更新、传递与分析。

门结构中包含着sigmoid激活函数。Sigmoid激活函数被用于调节流经网络的值，作用类似于tanh函数，只是sigmoid函数将数值调节到0和1的范围内，而不是将其压缩成-1和1之间的值。

对现存的气温预测模型进行分析后，将以LSTM算法为基础，针对气温数据非平稳性这一点问题，采用EMD方法进行处理，消除时间序列数据上非平稳性的影响，对LSTM算法进行改进，建立EMD-LSTM模型预测，对模型预测效果进行分析评价。

设置sigmoid函数对于数据信息的处理很有帮助，它有助于更新或忘记信息，因为在数学上，0乘以任何数得到的结果都是0，这样处理后该信息将被删除，同样地，任何数乘上1得到的都是其本身，这个信息就会被完美地保存下来。所以，通过sigmoid函数网络就知道该忘记哪些数据，该保存哪些数据。

为了进行预测，取定时间尺度范围，以2011-2019年为范围，选取9年内3248个数值按照时间顺序排成数据序列，为之后的EMD分解和LSTM预测做好基础。

遗忘门的功能是对信息进行弃或留的判断。当信息在网络中流通时，LETM依靠遗忘门中一系列的内部运算操作，对数据信息有选择能力，可以选择哪些信息应该被保留。遗忘门首先要调整内部状态，然后通过自循环连接将其作为输入数据添加到细胞中，从而自适应地遗忘或重置细胞的记忆。

递归神经网络（RNN）是一种可用于预测时间序列的神经网络，RNN的内部状态可以展示动态时序行为，依靠其强大的计算能力可以处理大量数据，应用于对大量气温数据的处理时，RNN由于数据序列过长，会忘记在较长序列中看到的信息内容，会导致网络具有短时记忆，而短时记忆存在的问题在研究气温预测上并非最好的选择，而且凭借内部的记忆，对任意时序的输入序列可以遍历所有序列并进行分析，处理后保存状态在网络中传递。