Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 63. C# - 3층 구조의 신경망 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 19105
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)
1048정성태5/27/201132245개발 환경 구성: 123. Apache 소스를 윈도우 환경에서 빌드하기
1047정성태5/27/201126115.NET Framework: 217. Firebird ALinq Provider - 날짜 필드에 대한 낙관적 동시성 쿼리 오류
1046정성태5/26/201130780.NET Framework: 216. 라이선스까지도 뛰어넘는 .NET Profiler [5]
1045정성태5/24/201131864.NET Framework: 215. 닷넷 System.ComponentModel.LicenseManager를 이용한 라이선스 적용 [1]파일 다운로드1
1044정성태5/24/201132425오류 유형: 122. zlib 빌드 오류 - inflate.obj : error LNK2001: unresolved external symbol _inflate_fast
1043정성태5/24/201131402.NET Framework: 214. 무료 Linq Provider - DbLinq를 이용한 Firebird 접근파일 다운로드1
1042정성태5/23/201137731개발 환경 구성: 122. PHP 소스를 윈도우 환경에서 빌드하기
1041정성태5/22/201128625.NET Framework: 213. Linq To SQL - ALinq Provider를 이용하여 Firebird 사용파일 다운로드1
1040정성태5/21/201138947개발 환경 구성: 121. .NET 개발자가 처음 설치해 본 Apache + PHP [2]
1039정성태5/17/201131654.NET Framework: 212. Firebird 데이터베이스와 ADO.NET [2]파일 다운로드1
1038정성태5/16/201133618개발 환경 구성: 120. .NET 프로그래머에게도 유용한 Firebird 무료 데이터베이스 [2]
1037정성태5/11/201128461개발 환경 구성: 119. Visual Studio Professional 이하 버전에서도 TFS의 정적 코드 분석 정책 연동이 가능할까? [3]
1036정성태5/7/201194266오류 유형: 121. Access DB에 대한 32bit/64bit OLE DB Provider 관련 오류 [11]
1035정성태5/7/201129018오류 유형: 120. File cannot be opened. Ensure it is a valid Data Link file.
1034정성태5/2/201126056.NET Framework: 211. 파일 잠금 없이 .NET 어셈블리의 버전을 구하는 방법 [2]파일 다운로드1
1033정성태5/1/201131767웹: 19. IIS Express - appcmd.exe를 이용한 applicationHost.config 변경 [2]
1032정성태5/1/201128414웹: 18. IIS Express를 NT 서비스로 변경
1031정성태4/30/201129556웹: 17. IIS Express - "IIS Installed Versions Manager Interface"의 IIISExpressProcessUtility 구하는 방법 [1]파일 다운로드1
1030정성태4/30/201151846개발 환경 구성: 118. IIS Express - localhost 이외의 호스트 이름으로 접근하는 방법 [4]파일 다운로드1
1029정성태4/28/201140977개발 환경 구성: 117. XCopy에서 파일/디렉터리 확인 질문 없애기 [2]
1028정성태4/27/201138365오류 유형: 119. Visual Studio 2010 SP1 설치 후 Windows Phone 개발자 도구로 인한 재설치 문제 [3]
1027정성태4/25/201127541디버깅 기술: 40. 상황별 GetFunctionPointer 반환값 정리 - x86파일 다운로드1
1026정성태4/25/201145834디버깅 기술: 39. DebugDiag 1.1을 사용한 덤프 분석 [7]
1025정성태4/24/201127893개발 환경 구성: 116. IIS 7 관리자 - Active Directory Certification Authority로부터 SSL 사이트 인증서 받는 방법 [2]
1024정성태4/22/201129197오류 유형: 118. Windows 2008 서버에서 Event Viewer / PowerShell 실행 시 비정상 종료되는 문제 [1]
1023정성태4/20/201130082.NET Framework: 210. Windbg 환경에서 확인해 본 .NET 메서드 JIT 컴파일 전과 후 [1]
... 151  152  153  154  155  156  157  158  159  [160]  161  162  163  164  165  ...