Long Short-Term Memory (LSTM)-Netzwerke werden als eine Art von RNN-Architektur eingeführt, die entwickelt wurde, um die Probleme des verschwindenden Gradienten und der Langzeitabhängigkeiten zu lösen. LSTMs sind in der Lage, Informationen über längere Zeiträume zu speichern, was sie besonders nützlich für Aufgaben mit Sequenzen macht.

• LSTM-Struktur: LSTMs bestehen aus drei Hauptkomponenten—Vergessensgate, Eingangsgate und Ausgangsgate. Diese Gates steuern den Informationsfluss im Netzwerk und ermöglichen es, zu entscheiden, was gespeichert und was vergessen werden soll;
• Vergessensgate: Das Vergessensgate bestimmt, welche Informationen aus dem vorherigen Zeitschritt verworfen werden sollen. Es gibt einen Wert zwischen 0 und 1 aus, wobei 0 "vergessen" und 1 "behalten" bedeutet;
• Eingangsgate: Das Eingangsgate steuert, welche neuen Informationen zum Zellzustand hinzugefügt werden. Auch hier wird ein Wert zwischen 0 und 1 ausgegeben, der bestimmt, wie viel der neuen Daten übernommen werden;
• Ausgangsgate: Das Ausgangsgate entscheidet, welcher Teil des Zellzustands ausgegeben wird. Der Zellzustand wird bei jedem Zeitschritt basierend auf den Interaktionen dieser Gates aktualisiert;
• Vorteile von LSTMs: LSTMs sind besser in der Lage, Langzeitabhängigkeiten zu verarbeiten als traditionelle RNNs. Die Gates in einem LSTM helfen, das Problem des verschwindenden Gradienten zu verhindern, sodass das Netzwerk Informationen über viele Zeitschritte hinweg lernen und speichern kann.

Zusammenfassend sind LSTMs eine leistungsstarke Erweiterung von RNNs, die zentrale Einschränkungen traditioneller RNNs adressieren, insbesondere bei langen Sequenzen oder Aufgaben, die das Erinnern von Informationen über längere Zeiträume erfordern.