Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 63. C# - 3층 구조의 신경망 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 20724
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
 




... 151  152  153  154  155  156  157  [158]  159  160  161  162  163  164  165  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
1133정성태9/25/201135087VC++: 54. C++로 만든 WinRT 프로그램 [2]
1132정성태9/24/201174572Java: 9. 자바의 keytool.exe 사용법과 Tomcat의 SSL 통신 설정
1131정성태9/23/201130627Java: 8. 닷넷 개발자가 구현해 본 자바 웹 서비스 (2)
1130정성태9/23/201138857Java: 7. 닷넷 개발자가 구현해 본 자바 웹 서비스 (1)파일 다운로드2
1129정성태9/22/201130391개발 환경 구성: 130. Hyper-V에 MS-DOS VM 만드는 방법 - MSDN 구독자 대상 [3]
1128정성태9/20/201130629오류 유형: 137. KB2449742 보안 업데이트로 인한 충돌 문제 해결 - 두 번째 이야기
1127정성태9/19/201134560Java: 6. Java에서 MySQL 사용 [2]
1126정성태9/18/201129722Math: 3. "유클리드 호제법"과 "Bezout's identity" 구현 코드(C#)파일 다운로드1
1125정성태9/17/201127402Windows: 54. Windows 8 개발자 Preview를 사용해 보고... [2]
1124정성태9/17/201127793.NET Framework: 240. System.Collections.ArrayList가 .NET 4.5에서 지원이 안된다??? [2]
1123정성태9/17/201166676Windows: 53. 2가지 모드의 Internet Explorer 10과 ActiveX [6]
1122정성태9/16/201134273Windows: 52. 새롭게 지원되는 WinRT 응용 프로그램 [7]
1121정성태9/12/201129088Java: 5. WTP 내에서 서블릿을 실행하는 환경
1120정성태9/11/201129082.NET Framework: 239. IHttpHandler.IsReusable 속성 이야기파일 다운로드1
1119정성태9/11/201128060Java: 4. 이클립스에 WTP SDK가 설치되지 않는다면? [2]
1118정성태9/11/201139964Java: 3. 이클립스에서 서블릿 디버깅하는 방법 [4]
1117정성태9/9/201127043제니퍼 .NET: 17. 제니퍼 닷넷 적용 사례 (2) - 웹 애플리케이션 hang의 원인을 알려주다.
1116정성태9/8/201158614Java: 2. 자바에서 "Microsoft SQL Server JDBC Driver" 사용하는 방법
1115정성태9/4/201131730Java: 1. 닷넷 개발자가 처음 실습해 본 서블릿
1114정성태9/4/201136261Math: 2. "Zhang Suen 알고리즘(세선화, Thinning/Skeletonization)"의 C# 버전 [4]파일 다운로드1
1113정성태9/2/201135867개발 환경 구성: 129. Hyper-V에 CentOS 설치하기
1112정성태9/2/201152498Linux: 1. 리눅스 <-> 윈도우 원격 접속 프로그램 사용 [3]
1111정성태8/29/201126653제니퍼 .NET: 16. 적용 사례 (1) - DB Connection Pooling을 사용하지 않았을 때의 성능 저하를 알려주다. [1]
1110정성태8/26/201128238오류 유형: 136. RDP 접속이 불연속적으로 끊기는 문제
1109정성태8/26/201131107오류 유형: 135. 어느 순간 Active Directory 접속이 안되는 문제
1108정성태8/22/201132059오류 유형: 134. OLE/COM Object Viewer - DllRegisterServer in IVIEWERS.DLL failed. [1]
... 151  152  153  154  155  156  157  [158]  159  160  161  162  163  164  165  ...