Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 63. C# - 3층 구조의 신경망 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 11153
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
 




... 61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  [72]  73  74  75  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
11848정성태3/17/201911326스크립트: 14. 윈도우 CMD - 파일이 변경된 경우 파일명을 변경해 복사하고 싶다면?
11847정성태3/17/201915214Linux: 7. 리눅스 C/C++ - 공유 라이브러리 동적 로딩 후 export 함수 사용 방법파일 다운로드1
11846정성태3/15/201913598Linux: 6. getenv, setenv가 언어/운영체제마다 호환이 안 되는 문제
11845정성태3/15/201914316Linux: 5. Linux 응용 프로그램의 (C++) so 의존성 줄이기(ReleaseMinDependency) [3]
11844정성태3/14/201915135개발 환경 구성: 434. Visual Studio 2019 - 리눅스 프로젝트를 이용한 공유/실행(so/out) 프로그램 개발 환경 설정 [1]파일 다운로드1
11843정성태3/14/201910864기타: 75. MSDN 웹 사이트를 기본으로 영문 페이지로 열고 싶다면?
11842정성태3/13/201910271개발 환경 구성: 433. 마이크로소프트의 CoreCLR 프로파일러 예제를 Visual Studio CMake로 빌드하는 방법 [1]파일 다운로드1
11841정성태3/13/201910241VS.NET IDE: 132. Visual Studio 2019 - CMake의 컴파일러를 기본 g++에서 clang++로 변경
11840정성태3/13/201911341오류 유형: 526. 윈도우 10 Ubuntu App 환경에서는 USB 외장 하드 접근 불가
11839정성태3/12/201914119디버깅 기술: 124. .NET Core 웹 앱을 호스팅하는 Azure App Services의 프로세스 메모리 덤프 및 windbg 분석 개요 [3]
11838정성태3/7/201916911.NET Framework: 811. (번역글) .NET Internals Cookbook Part 1 - Exceptions, filters and corrupted processes [1]파일 다운로드1
11837정성태3/6/201926768기타: 74. 도서: 시작하세요! C# 7.3 프로그래밍 [10]
11836정성태3/5/201914464오류 유형: 525. Visual Studio 2019 Preview 4/RC - C# 8.0 Missing compiler required member 'System.Range..ctor' [1]
11835정성태3/5/201914196.NET Framework: 810. C# 8.0의 Index/Range 연산자를 .NET Framework에서 사용하는 방법 및 비동기 스트림의 컴파일 방법 [3]파일 다운로드1
11834정성태3/4/201913079개발 환경 구성: 432. Visual Studio 없이 최신 C# (8.0) 컴파일러를 사용하는 방법
11833정성태3/4/201913840개발 환경 구성: 431. Visual Studio 2019 - CMake를 이용한 공유/실행(so/out) 리눅스 프로젝트 설정파일 다운로드1
11832정성태3/4/201910871오류 유형: 524. Visual Studio CMake - rsync: connection unexpectedly closed
11831정성태3/4/201910458오류 유형: 523. Visual Studio 2019 - 새 창으로 뜬 윈도우를 닫을 때 비정상 종료
11830정성태2/26/201910246오류 유형: 522. 이벤트 로그 - Error opening event log file State. Log will not be processed. Return code from OpenEventLog is 87.
11829정성태2/26/201912157개발 환경 구성: 430. 마이크로소프트의 CoreCLR 프로파일러 예제 빌드 방법 - 리눅스 환경 [1]
11828정성태2/26/201918580개발 환경 구성: 429. Component Services 관리자의 RuntimeBroker 설정이 2개 있는 경우 [8]
11827정성태2/26/201912482오류 유형: 521. Visual Studio - Could not start the 'rsync' command on the remote host, please install it using your system package manager.
11826정성태2/26/201912367오류 유형: 520. 우분투에 .NET Core SDK 설치 시 패키지 의존성 오류
11825정성태2/25/201917229개발 환경 구성: 428. Visual Studio 2019 - CMake를 이용한 리눅스 빌드 환경 설정 [1]
11824정성태2/25/201912022오류 유형: 519. The SNMP Service encountered an error while accessing the registry key SYSTEM\CurrentControlSet\Services\SNMP\Parameters\TrapConfiguration. [1]
11823정성태2/21/201913514오류 유형: 518. IIS 관리 콘솔이 뜨지 않는 문제
... 61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  [72]  73  74  75  ...