Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 63. C# - 3층 구조의 신경망 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 19142
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
 




... 181  182  [183]  184  185  186  187  188  189  190  191  192  193  194  195  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
393정성태11/8/200619524오류 유형: 17. Unable to start debugging - The binding handle is invalid.
371정성태10/23/200618669오류 유형: 16. STS Communication failed.
370정성태11/12/200622587.NET Framework: 75. Windows CardSpace 이야기 (이 글의 내용은 재작성되어질 예정입니다.)
375정성태10/25/200624547    답변글 .NET Framework: 75.1. 개인 발행 카드에 대한 Microsoft 예제 실습(이 글의 내용은 재작성되어질 예정입니다.)
376정성태10/27/200624196    답변글 .NET Framework: 75.2. "Windows CardSpace"와 "인증서 서비스"의 만남(이 글의 내용은 재작성되어질 예정입니다.)
377정성태10/26/200623839    답변글 .NET Framework: 75.3. Managed Card 발행에 대한 Microsoft 예제 실습 (1) - CardWriter (이 글의 내용은 재작성되어질 예정입니다.)
385정성태11/6/200626454    답변글 .NET Framework: 75.4. Managed Card 발행에 대한 Microsoft 예제 실습 (2) - STS 구현 (이 글의 내용은 재작성되어질 예정입니다.) [7]
387정성태11/2/200627213    답변글 .NET Framework: 75.5. Windows CardSpace와 SYSNET 사이트의 만남 (이 글의 내용은 재작성되어질 예정입니다.) [1]
397정성태11/11/200624764    답변글 .NET Framework: 75.6. CardWriter.csproj와 함께 알아보는 인증서 식별 방법(이 글의 내용은 재작성되어질 예정입니다.)
398정성태11/12/200623274    답변글 .NET Framework: 75.7. 카드에 암호 거는 방법(이 글의 내용은 재작성되어질 예정입니다.)
399정성태11/12/200625514    답변글 .NET Framework: 75.8. 인증서/스마트 카드에 기반한 Managed Card - STS 구현(이 글의 내용은 재작성되어질 예정입니다.) [5]
369정성태10/22/200620992오류 유형: 15. 자동 업데이트 실패
367정성태10/22/200636775Windows: 3. IIS 7.0 다중 바인딩 설정하는 방법 [1]
365정성태10/21/200620482Windows: 2. 서버(build 5600)에 IIS 7.0 서비스와 .NET 3.0 설치 방법
359정성태10/17/200616658오류 유형: 14. VS.NET 빌드 오류 - FxCopCmd.exe returned error code 65.
358정성태10/17/200621852오류 유형: 13. WSE 3.0 서비스 관련 WSE101 오류 / Destination Unreachable
357정성태12/1/200624104.NET Framework: 74. WCF 이야기 [4]
378정성태10/28/200628872    답변글 .NET Framework: 74.1. WCF와 WSE 3.0의 활용 [4]파일 다운로드1
379정성태11/3/200627831    답변글 .NET Framework: 74.2. WCF로 구현하는 .NET Remoting [4]파일 다운로드1
380정성태10/28/200626730    답변글 .NET Framework: 74.3. 웹 서비스와 닷넷 리모팅으로써의 WCF 구현파일 다운로드1
381정성태10/28/200629169    답변글 .NET Framework: 74.4. WCF 서비스 참조 추가 메뉴 [2]
382정성태10/28/200635244    답변글 .NET Framework: 74.5. WCF 서비스를 IIS에서 호스팅하는 방법파일 다운로드1
383정성태10/28/200629982    답변글 .NET Framework: 74.6. IIS 6.0: 다중 Endpoint 제공파일 다운로드1
384정성태10/28/200626902    답변글 .NET Framework: 74.7. IIS 7.0: 다중 Endpoint 제공
389정성태11/11/200629692    답변글 .NET Framework: 74.8. WCF에 SSL 적용 (1) - Httpcfg.exe 도구를 이용한 SSL 설정
390정성태11/6/200626874    답변글 .NET Framework: 74.9. WCF에 SSL 적용 (2) - 서비스 제작파일 다운로드1
... 181  182  [183]  184  185  186  187  188  189  190  191  192  193  194  195  ...