Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 63. C# - 3층 구조의 신경망 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 23683
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
 




... 166  167  168  169  170  171  172  [173]  174  175  176  177  178  179  180  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
783정성태10/7/200932260.NET Framework: 164. WPF - 데이터 바인딩된 트리에서 부모 노드 찾는 방법 [1]파일 다운로드1
782정성태10/6/200934505개발 환경 구성: 51. Windows 7 - 다중 원격 접속(Remote Desktop) 허용
781정성태9/30/200931022.NET Framework: 163. WPF - TreeView 자동 스크롤 기능 해지 [2]파일 다운로드1
780정성태9/28/200934989Windows: 48. Windows 7/2008에서 ping을 위한 echo 요청 열기 [2]
779정성태9/24/200926201.NET Framework: 162. WPF - 중첩된 ScrollViewer의 크기 제어 - 두 번째 이야기파일 다운로드1
778정성태9/23/200928094오류 유형: 87. 시스템 시간 변경 후 Session이 맺어진 WCF 클라이언트의 예외 발생파일 다운로드1
776정성태9/17/200927114개발 환경 구성: 50. Reference assembly
775정성태9/13/200943834VC++: 37. XmlCodeGenerator를 C/C++ 코드 생성에 적용 [2]파일 다운로드1
773정성태9/5/200934672오류 유형 : 85. DEP 비호환 ActiveX 오류
772정성태9/2/200931015.NET Framework: 161. WPF - 윈도우 이벤트 가로채기 [1]파일 다운로드1
771정성태8/28/200924925.NET Framework: 160. WPF - 입력 포커스 외곽선 없애는 방법
770정성태8/26/200927678.NET Framework: 159. WCF - 같은 컴퓨터에서만 WCF 요청을 서비스하도록 설정
769정성태8/25/200930625개발 환경 구성: 49. GAC와 같은 Namespace Extension에 의해서 보여지는 폴더의 원본 확인 방법
768정성태8/24/200930171오류 유형: 85. WCF 연결 오류: MessageSecurityException
767정성태8/23/200938125.NET Framework: 158. 닷넷 프로파일러 - IL 코드 재작성 [14]
766정성태8/23/200939332.NET Framework: 157. C# 4.0 - dynamic 키워드 [4]파일 다운로드1
765정성태8/22/200933053.NET Framework: 156. XamDataGrid의 UnboundField 사용파일 다운로드1
764정성태8/21/200927106Windows: 47. Windows Virtual PC에 설치된 Windows 7 VPC에서 Aero 효과 사용 [3]
763정성태8/20/200930707Windows: 46. Windows 7 - XP 모드 응용 프로그램 바로가기 만드는 방법 [2]
762정성태8/18/200936457개발 환경 구성: 48. 개발자 PC 환경 - 유니코드(Unicode)를 위한 설정 [3]
760정성태8/17/200942698개발 환경 구성: 47. XmlCodeGenerator 1.0.0.4 업데이트 [2]
759정성태8/16/200934669.NET Framework: 155. 닷넷 프로파일러의 또 다른 응용: Visual Studio 2010 Historical Debugging
758정성태8/15/200928161VS.NET IDE: 65. WPF 프로젝트용 Visual Studio 패치들 [2]
757정성태8/12/200927656오류 유형: 84. TFS 작업 항목 보기 오류 - WorkItemTypeDeniedOrNotExistException
756정성태8/9/200926765오류 유형: 83. A revocation check could not be performed for the certificate.
755정성태8/6/200924502.NET Framework: 154. 이벤트 2중 구독
... 166  167  168  169  170  171  172  [173]  174  175  176  177  178  179  180  ...