Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 63. C# - 3층 구조의 신경망 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 19161
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)
653정성태1/29/200921948.NET Framework: 122. XML Serializer를 이용한 값 복사: 성능은 어떨까!파일 다운로드1
652정성태1/22/200922779.NET Framework: 121. WPF - PrintTicket provider failed to bind to printer.
651정성태1/20/200920059.NET Framework: 120. 타입이 다른 배열끼리의 변환
650정성태1/19/200931824COM 개체 관련: 21. C/C++ 프로젝트에 /clr 옵션 적용으로 인한 COM 개체 사용 오류
649정성태1/18/200929393Windows: 38. Q1U UMPC에 Windows 7 베타 설치하기
648정성태1/18/200928097Windows: 37. Windows PE를 USB 메모리에 적용
647정성태1/18/200938232Windows: 36. Windows PE ISO 이미지 만들기 [1]
646정성태1/18/200931176디버깅 기술: 23. COMPLUS_ZapDisable - JIT 최적화 코드 생성 제어 [1]
645정성태1/11/200929970Windows: 35. 서명되지 않은 드라이버 로딩 방법
644정성태1/11/200921068Windows: 34. VPC 설치 후기 [2]
643정성태1/10/200926501Windows: 33. Windows 7 베타와 VMA 충돌 [1]
642정성태1/8/200925224개발 환경 구성: 34. Sysinternals의 모든 툴을 한번에 업데이트 하는 방법 [1]
641정성태1/7/200922368기타: 27. D820 - A09 바이오스 업데이트 프로그램 패치 [2]
640정성태1/4/200924018Team Foundation Server: 29. ClickOnce 응용 프로그램 배포를 Team Build에 추가.
639정성태1/4/200922021Team Foundation Server: 28. PFX 코드 서명을 포함한 프로젝트의 팀 빌드 실패 - MSB4018
638정성태1/3/200925080.NET Framework: 119. WPF - 의존 속성 정의에서 XamlParseException 발생하는 예 [2]
637정성태1/1/200927289기타: 26. 2008년 인기 순위 정리
636정성태12/31/200822410.NET Framework: 118. 2진 검색을 이용한 리스트 정렬 삽입파일 다운로드1
635정성태12/29/200824985오류 유형: 66. 파일 암호화 오류 - Recovery policy configured for this system contains invalid recovery certificate
634정성태12/29/200839344기타: 25. 가상 키보드 관련 정리 [4]
633정성태12/20/200824845기타: 24. RMClock for x64 [2]
632정성태12/19/200833481기타: 23. D820 - 배터리 없이 바이오스 업데이트 방법 [2]파일 다운로드1
631정성태12/10/200842130VC++: 36. Detours 라이브러리를 이용한 Win32 API - Sleep 호출 가로채기 [3]
630정성태12/9/200822941.NET Framework: 117. WPF - TreeView에서 항목이 펼쳐질 때 Cursors.Wait 사용파일 다운로드1
629정성태12/7/200832093.NET Framework: 116. 소켓 연결 시간 제한
628정성태12/6/200821007.NET Framework: 115. Marshal 타입 관련 2가지 자원 해제 메서드파일 다운로드1
... 166  167  168  169  170  171  172  173  [174]  175  176  177  178  179  180  ...