Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 63. C# - 3층 구조의 신경망 [링크 복사], [링크+제목 복사]
조회: 10652
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
 




... 16  17  18  [19]  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
13153정성태11/2/20227025.NET Framework: 2062. C# - 코드로 재현하는 소켓 상태(SYN_SENT, SYN_RECV)
13152정성태11/1/20225642.NET Framework: 2061. ASP.NET Core - DI로 추가한 클래스의 초기화 방법 [1]
13151정성태10/31/20225745C/C++: 161. Windows 11 환경에서 raw socket 테스트하는 방법파일 다운로드1
13150정성태10/30/20225812C/C++: 160. Visual Studio 2022로 빌드한 C++ 프로그램을 위한 다른 PC에서 실행하는 방법
13149정성태10/27/20225717오류 유형: 825. C# - CLR ETW 이벤트 수신이 GCHeapStats_V1/V2에 대해 안 되는 문제파일 다운로드1
13148정성태10/26/20225724오류 유형: 824. msbuild 에러 - error NETSDK1005: Assets file '...\project.assets.json' doesn't have a target for 'net5.0'. Ensure that restore has run and that you have included 'net5.0' in the TargetFramew
13147정성태10/25/20224836오류 유형: 823. Visual Studio 2022 - Unable to attach to CoreCLR. The debugger's protocol is incompatible with the debuggee.
13146정성태10/24/20225661.NET Framework: 2060. C# - Java의 Xmx와 유사한 힙 메모리 최댓값 제어 옵션 HeapHardLimit
13145정성태10/21/20225946오류 유형: 822. db2 - Password validation for user db2inst1 failed with rc = -2146500508
13144정성태10/20/20225780.NET Framework: 2059. ClrMD를 이용해 윈도우 환경의 메모리 덤프로부터 닷넷 모듈을 추출하는 방법파일 다운로드1
13143정성태10/19/20226309오류 유형: 821. windbg/sos - Error code - 0x000021BE
13142정성태10/18/20225111도서: 시작하세요! C# 12 프로그래밍
13141정성태10/17/20226802.NET Framework: 2058. [in,out] 배열을 C#에서 C/C++로 넘기는 방법 - 세 번째 이야기파일 다운로드1
13140정성태10/11/20226153C/C++: 159. C/C++ - 리눅스 환경에서 u16string 문자열을 출력하는 방법 [2]
13139정성태10/9/20225987.NET Framework: 2057. 리눅스 환경의 .NET Core 3/5+ 메모리 덤프로부터 모든 닷넷 모듈을 추출하는 방법파일 다운로드1
13138정성태10/8/20227291.NET Framework: 2056. C# - await 비동기 호출을 기대한 메서드가 동기로 호출되었을 때의 부작용 [1]
13137정성태10/8/20225647.NET Framework: 2055. 리눅스 환경의 .NET Core 3/5+ 메모리 덤프로부터 닷넷 모듈을 추출하는 방법
13136정성태10/7/20226225.NET Framework: 2054. .NET Core/5+ SDK 설치 없이 dotnet-dump 사용하는 방법
13135정성태10/5/20226466.NET Framework: 2053. 리눅스 환경의 .NET Core 3/5+ 메모리 덤프를 분석하는 방법 - 두 번째 이야기
13134정성태10/4/20225211오류 유형: 820. There is a problem with AMD Radeon RX 5600 XT device. For more information, search for 'graphics device driver error code 31'
13133정성태10/4/20225526Windows: 211. Windows - (commit이 아닌) reserved 메모리 사용량 확인 방법 [1]
13132정성태10/3/20225424스크립트: 42. 파이썬 - latexify-py 패키지 소개 - 함수를 mathjax 식으로 표현
13131정성태10/3/20228119.NET Framework: 2052. C# - Windows Forms의 데이터 바인딩 지원(DataBinding, DataSource) [2]파일 다운로드1
13130정성태9/28/20225176.NET Framework: 2051. .NET Core/5+ - 에러 로깅을 위한 Middleware가 동작하지 않는 경우파일 다운로드1
13129정성태9/27/20225460.NET Framework: 2050. .NET Core를 IIS에서 호스팅하는 경우 .NET Framework CLR이 함께 로드되는 환경
13128정성태9/23/20228038C/C++: 158. Visual C++ - IDL 구문 중 "unsigned long"을 인식하지 못하는 #import파일 다운로드1
... 16  17  18  [19]  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ...