In recurrent neural networks, learning long-term dependency is the main difficulty due to the vanishing and exploding gradient problem. Many researchers are dedicated to solving this issue and they proposed many algorithms. Although these algorithms have achieved great success, understanding how the information decays remains an open problem. In this paper, we study the dynamics of the hidden state in recurrent neural networks. We propose a new perspective to analyze the hidden state space based on an eigen decomposition of the weight matrix. We start the analysis by linear state space model and explain the function of preserving information in activation functions. We provide an explanation for long-term dependency based on the eigen analysis. We also point out the different behavior of eigenvalues for regression tasks and classification tasks. From the observations on well-trained recurrent neural networks, we proposed a new initialization method for recurrent neural networks, which improves consistently performance. It can be applied to vanilla-RNN, LSTM, and GRU. We test on many datasets, such as Tomita Grammars, pixel-by-pixel MNIST datasets, and machine translation datasets (Multi30k). It outperforms the Xavier initializer and kaiming initializer as well as other RNN-only initializers like IRNN and sp-RNN in several tasks.


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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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