Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 63. C# - 3층 구조의 신경망 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 19166
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일

(시리즈 글이 6개 있습니다.)
Math: 59. C# - 웨이트 벡터 갱신식을 이용한 퍼셉트론 분류
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11938

Math: 60. C# - 로지스틱 회귀를 이용한 분류
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11955

Math: 61. C# - 로지스틱 회귀를 이용한 선형분리 불가능 문제의 분류
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11962

Math: 62. 활성화 함수에 따른 뉴런의 출력을 그리드 맵으로 시각화
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11966

Math: 63. C# - 3층 구조의 신경망
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11969

Math: 64. C# - 3층 구조의 신경망(분류)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11981




C# - 3층 구조의 신경망

아래의 책에 보면,

실체가 손에 잡히는 딥러닝
; http://www.yes24.com/Product/Goods/74258238

3층 신경만을 표현한 파이썬 용 소스 코드가 나오는데 다음과 같습니다.

# http://nanya-kanya.net/index.php/1232/#outline__1_29

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

X = np.arange(-1.0, 1.0, 0.2)
Y = np.arange(-1.0, 1.0, 0.2)

Z = np.zeros((10, 10))

w_im = np.array([[2.0, -2.0],
                 [1.0, 4.0]])
w_mo = np.array([[1.0],
                 [-1.0]])

b_im = np.array([3.0, -3.0])
b_mo = np.array([0.1])

def middle_layer(x, w, b):
    u = np.dot(x, w) + b
    return 1 / (1 + np.exp(-u))

def output_layer(x, w, b):
    u = np.dot(x, w) + b
    return u

for i in range(10):
    for j in range(10):

        inp = np.array([X[i], Y[j]])
        mid = middle_layer(inp, w_im, b_im)
        out = output_layer(mid, w_mo, b_mo)

        Z[j][i] = out[0]
        
plt.imshow(Z, "gray", vmin = 0.0, vmax = 1.0)
plt.colorbar()
plt.show()

C#으로 표현한 후,

using MathNet.Numerics.LinearAlgebra;
using System;
using System.Linq;

using np = PythonUtils;
using vector = MathNet.Numerics.LinearAlgebra.Vector<double>;
using matrix = MathNet.Numerics.LinearAlgebra.Matrix<double>;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var X0 = np.arange(-1.0, 1.0, 0.2).ToArray();
        var X1 = np.arange(-1.0, 1.0, 0.2).ToArray();

        double[,] Y = new double[X0.Length, X1.Length];

        matrix w_im = GetMatrix(new[] { -4.0, 4.0 }, new[] { -4.0, -4.0 });
        matrix w_mo = GetMatrix(new[] { 1.0 }, new[] { -1.0 });

        vector b_im = GetVector(3.0, -3.0);
        vector b_mo = GetVector(0.1);

        Func<vector, matrix, vector, vector> middle_layer = (x, w, b) =>
        {
            vector u = x * w + b;
            return 1 / (1 + np.exp(-u));
        };

        Func<vector, matrix, vector, vector> output_layer = (x, w, b) =>
        {
            return x * w + b;
        };

        for (int i = 0; i < X0.Length; i++)
        {
            for (int j = 0; j < X1.Length; j++)
            {
                var inp = GetVector(X0[i], X1[j]);
                var mid = middle_layer(inp, w_im, b_im);
                var outp = output_layer(mid, w_mo, b_mo);

                Y[j, i] = outp[0];
            }
        }

        OutputImage("layer3_neuron.png");

        void OutputImage(string fileName)
        {
            Gridmap grid = new Gridmap(371, 371);
            grid.Show(Y, fileName);
        }
    }

    private static Matrix<double> GetMatrix(params double[][] values)
    {
        return CreateMatrix.DenseOfRows(values.Length, values[0].Length, values);
    }

    private static Vector<double> GetVector(params double [] values)
    {
        return CreateVector.DenseOfArray(values);
    }
}

실행해 보면, 좌측의 출력은 matplotlib의 출력이고 우측은 C# 출력입니다.

layer3_neuron.png

제 경우에, 신경망 출력의 값을 단순히 다음과 같이 gray 색으로 보간했는데,

double minX = gridmap.Min();
double maxX = gridmap.Max();

Func<double, double> lerf = (value) =>
{
    return (value - minX) / (maxX - minX);
};

for (int i = 0; i < count; i++)
{
    double h, l, s;
    double r1, g1, b1;

    h = 0;
    l = lerf(gridmap[i]);
    s = 0;

    pl.hlsrgb(h, l, s, out r1, out g1, out b1);
    r[i + 16] = (int)(r1 * 255.0);
    g[i + 16] = (int)(g1 * 255.0);
    b[i + 16] = (int)(b1 * 255.0);
}

matplotlib과 차이가 납니다. 어쩌면 보간 방식의 차이일 수도 있고, HLS to RGB 방식의 차이일 수 있는데 중요한 것은 신경망 출력이 가중치와 편향에 따라 다양해진다는 점이므로 넘어가도 좋겠습니다.

(첨부 파일은 이 글의 예제 코드를 포함합니다.)




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]







[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 7/7/2019]

Creative Commons License
이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이센스에 따라 이용하실 수 있습니다.
by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com

비밀번호

댓글 작성자
 




... 121  122  123  124  125  126  [127]  128  129  130  131  132  133  134  135  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
2880정성태3/7/201521678개발 환경 구성: 260. C# Code Coverage 도구 - Semantic Designs 소개
2879정성태3/3/201526683개발 환경 구성: 259. Visual Studio 없이 Visual C++ 컴파일하는 방법
2878정성태2/28/201527558.NET Framework: 503. == 연산자보다는 Equals 메서드의 호출이 더 권장됩니다. [3]파일 다운로드1
2877정성태2/28/201521752.NET Framework: 502. 연산자 재정의(operator overloading)와 메서드 재정의(method overriding)의 다른 점 - 가상 함수 호출 여부 [3]파일 다운로드1
2876정성태2/27/201524216VS.NET IDE: 98. IntegraStudio - Visual Studio에서 Java 프로그램 개발
2875정성태2/26/201522828디버깅 기술: 72. Visual Studio 2013에서의 sos.dll 사용 제한
2874정성태2/26/201519576디버깅 기술: 71. windbg + 닷넷 디버깅 (2) - null 체크 패턴
2873정성태2/25/201537054.NET Framework: 501. FtpWebRequest 타입을 이용해 FTP 파일 업로드 [4]파일 다운로드1
2872정성태2/25/201521234디버깅 기술: 70. windbg + 닷넷 디버깅 (1) - 배열 인덱스 사용 패턴
2871정성태2/24/201525204개발 환경 구성: 258. 윈도우 8.1에서 방화벽과 함께 FTP 서버 여는 (하지만, 권장하지 않는) 방법 [1]
2870정성태2/24/201526343개발 환경 구성: 257. 윈도우 8.1에서 방화벽과 함께 FTP 서버 여는 방법
2869정성태2/23/201520313.NET Framework: 500. struct로 정의한 값 형식(Value Type)의 경우 Equals 재정의를 권장합니다.파일 다운로드1
2868정성태2/23/201524823VS.NET IDE: 97. Visual C++ 프로젝트 디버깅 시에 Step-Into(F11) 동작이 원치 않는 함수로 진입하는 것을 막는 방법 [2]
2867정성태2/23/201518527오류 유형: 273. File History - Failed to initiate user data backup (error 80070005)
2866정성태2/23/201520367오류 유형: 272. WAT080 : Failed to locate the Windows Azure SDK. Please make sure the Windows Azure SDK v2.1 is installed.
1868정성태2/20/201517672오류 유형: 271. The type '...' cannot be used as type parameter 'TContext' in the generic type or method 'System.ServiceModel.DomainServices.EntityFramework.LinqToEntitiesDomainService&lt;T&gt;
1866정성태2/20/201518588오류 유형: 270. "aspnet_regiis -i" 실행 시 0x00000006 오류 해결 방법
1865정성태2/20/201519877.NET Framework: 499. 특정 닷넷 프레임워크 버전 이후부터 제공되는 타입을 사용해야 한다면?
1864정성태2/18/201524864.NET Framework: 498. C#으로 간단하게 만들어 본 ASCII Art 프로그램 [2]파일 다운로드1
1862정성태2/18/201528704.NET Framework: 497. .NET Garbage Collection에 대한 정리 [6]
1861정성태2/18/201524054.NET Framework: 496. 마우스 커서가 놓인 지점의 문자열 얻는 방법 [1]파일 다운로드1
1860정성태2/18/201523877.NET Framework: 495. CorElementType의 요소 값 설명파일 다운로드1
1859정성태2/17/201524287Windows: 106. 컴퓨터를 재부팅하면 절전(Power Saver) 전원 모드로 돌아가는 경우
1858정성태2/16/201534266Windows: 105. 자동으로 로그아웃/잠김 화면 상태로 전환된다면? [2]
1857정성태2/16/201522279.NET Framework: 494. 값(struct) 형식의 제네릭(Generic) 타입이 박싱되는 경우의 메타데이터 토큰 값파일 다운로드1
1856정성태2/15/201521257.NET Framework: 493. TypeRef 메타테이블에 등록되는 타입의 조건파일 다운로드1
... 121  122  123  124  125  126  [127]  128  129  130  131  132  133  134  135  ...