Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 63. C# - 3층 구조의 신경망 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 20752
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)
1764정성태9/30/201423746오류 유형: 243. 파일 삭제가 안 되는 경우 - The action can't be comleted because the file is open in System
1763정성태9/30/201425265.NET Framework: 468. PDB 파일을 연동해 소스 코드 라인 정보를 알아내는 방법파일 다운로드1
1762정성태9/30/201426100.NET Framework: 467. 닷넷에서 EIP/RIP 레지스터 값을 구하는 방법 [1]파일 다운로드1
1761정성태9/29/201423257.NET Framework: 466. 윈도우 운영체제의 보안 그룹 이름 및 설명 문자열을 바꾸는 방법파일 다운로드1
1760정성태9/28/201421244.NET Framework: 465. ICorProfilerInfo::GetILToNativeMapping 메서드가 0x80131358을 반환하는 경우
1759정성태9/27/201432533개발 환경 구성: 240. Visual C++ / x64 환경에서 inline-assembly를 매크로 어셈블리로 대체하는 방법파일 다운로드1
1758정성태9/23/201439150개발 환경 구성: 239. 원격 데스크톱 접속(RDP)을 기존의 콘솔 모드처럼 사용하는 방법 [1]
1757정성태9/23/201419765오류 유형: 242. Lync로 모임 참여 시 소리만 들리지 않는 경우 - 두 번째 이야기
1756정성태9/23/201428901기타: 48. NVidia 제품의 과다한 디스크 사용 [2]
1755정성태9/22/201435726오류 유형: 241. Unity Web Player를 설치해도 여전히 설치하라는 화면이 나오는 경우 [4]
1754정성태9/22/201426074VC++: 80. 내 컴퓨터에서 C++ AMP 코드가 실행이 될까요? [1]
1753정성태9/22/201421861오류 유형: 240. Lync로 세미나 참여 시 소리만 들리지 않는 경우 [1]
1752정성태9/21/201441986Windows: 100. 윈도우 8 - RDP 연결을 이용해 VNC처럼 사용자 로그온 화면을 공유하는 방법 [5]
1751정성태9/20/201440084.NET Framework: 464. 프로세스 간 통신 시 소켓 필요 없이 간단하게 Pipe를 열어 통신하는 방법 [1]파일 다운로드1
1750정성태9/20/201425333.NET Framework: 463. PInvoke 호출을 이용한 비동기 파일 작업파일 다운로드1
1749정성태9/20/201425073.NET Framework: 462. 커널 객체를 위한 null DACL 생성 방법파일 다운로드1
1748정성태9/19/201426615개발 환경 구성: 238. [Synergy] 여러 컴퓨터에서 키보드, 마우스 공유
1747정성태9/19/201429936오류 유형: 239. psexec 실행 오류 - The system cannot find the file specified.
1746정성태9/18/201426885.NET Framework: 461. .NET EXE 파일을 닷넷 프레임워크 버전에 상관없이 실행할 수 있을까요? - 두 번째 이야기 [6]파일 다운로드1
1745정성태9/17/201424411개발 환경 구성: 237. 리눅스 Integration Services 버전 업그레이드 하는 방법 [1]
1744정성태9/17/201432303.NET Framework: 460. GetTickCount / GetTickCount64와 0x7FFE0000 주솟값 [4]파일 다운로드1
1743정성태9/16/201422086오류 유형: 238. 설치 오류 - Failed to get size of pseudo bundle
1742정성태8/27/201428433개발 환경 구성: 236. Hyper-V에 설치한 리눅스 VM의 VHD 크기 늘리는 방법 [2]
1741정성태8/26/201422539.NET Framework: 459. GetModuleHandleEx로 알아보는 .NET 메서드의 DLL 모듈 관계파일 다운로드1
1740정성태8/25/201433948.NET Framework: 458. 닷넷 GC가 순환 참조를 해제할 수 있을까요? [2]파일 다운로드1
1739정성태8/24/201427768.NET Framework: 457. 교착상태(Dead-lock) 해결 방법 - Lock Leveling [2]파일 다운로드1
... 121  122  123  124  125  126  127  128  129  130  131  132  [133]  134  135  ...