Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 63. C# - 3층 구조의 신경망 [링크 복사], [링크+제목 복사]
조회: 10562
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)
13071정성태6/9/20227227스크립트: 39. Python에서 cx_Oracle 환경 구성
13070정성태6/8/20227044오류 유형: 813. Windows 11에서 입력 포커스가 바뀌는 문제 [1]
13069정성태5/26/20229275.NET Framework: 2019. C# - .NET에서 제공하는 3가지 Timer 비교 [2]
13068정성태5/24/20227731.NET Framework: 2018. C# - 일정 크기를 할당하는 동안 GC를 (가능한) 멈추는 방법 [1]파일 다운로드1
13067정성태5/23/20227092Windows: 206. Outlook - 1년 이상 지난 메일이 기본적으로 안 보이는 문제
13066정성태5/23/20226405Windows: 205. Windows 11 - Windows + S(또는 Q)로 뜨는 작업 표시줄의 검색 바가 동작하지 않는 경우
13065정성태5/20/20227083.NET Framework: 2017. C# - Windows I/O Ring 소개 [2]파일 다운로드1
13064정성태5/18/20226645.NET Framework: 2016. C# - JIT 컴파일러의 인라인 메서드 처리 유무
13063정성태5/18/20227066.NET Framework: 2015. C# - 인라인 메서드(inline methods)
13062정성태5/17/20227855.NET Framework: 2014. C# - async/await 그리고 스레드 (4) 비동기 I/O 재현파일 다운로드1
13061정성태5/16/20226670.NET Framework: 2013. C# - FILE_FLAG_OVERLAPPED가 적용된 파일의 읽기/쓰기 시 Position 관리파일 다운로드1
13060정성태5/15/20229111.NET Framework: 2012. C# - async/await 그리고 스레드 (3) Task.Delay 재현파일 다운로드1
13059정성태5/14/20227606.NET Framework: 2011. C# - CLR ThreadPool의 I/O 스레드에 작업을 맡기는 방법 [1]파일 다운로드1
13058정성태5/13/20227530.NET Framework: 2010. C# - ThreadPool.SetMaxThreads 사용법
13057정성태5/12/20229201오류 유형: 812. 파이썬 - ImportError: cannot import name ...
13056정성태5/12/20226372.NET Framework: 2009. C# - async/await 그리고 스레드 (2) MyTask의 호출 흐름 [2]파일 다운로드1
13055정성태5/11/20229262.NET Framework: 2008. C# - async/await 그리고 스레드 (1) MyTask로 재현 [11]파일 다운로드1
13054정성태5/11/20226786.NET Framework: 2007. C# - 10진수 숫자를 담은 문자열을 숫자로 변환하는 방법 [11]파일 다운로드1
13053정성태5/10/20226419.NET Framework: 2006. C# - GC.KeepAlive 메서드의 역할
13052정성태5/9/20226425.NET Framework: 2005. C# - 생성한 참조 개체가 언제 GC의 정리 대상이 될까요?
13051정성태5/8/20226373.NET Framework: 2004. C# XingAPI - ACF 검색 결과로 구한 CSV 파일을 통해 퀀트 종목 찾기파일 다운로드1
13050정성태5/6/20226396.NET Framework: 2003. C# - COM 개체의 이벤트 핸들러에서 발생하는 예외에 대한 CLR의 특별 대우파일 다운로드1
13049정성태5/6/20225374오류 유형: 811. GoLand - Error: Cannot find package
13048정성태5/6/20226498오류 유형: 810. "ASUS TUF GAMING B550M-PLUS (WI-FI)" 모델에서 블루투스 장치가 인식이 안 되는 문제
13047정성태5/6/20226484오류 유형: 809. Speech Recognition could not start
13046정성태5/5/20226772.NET Framework: 2002. C# XingAPI - ACF 파일을 이용한 퀀트 종목 찾기(t1857)
... 16  17  18  19  20  21  [22]  23  24  25  26  27  28  29  30  ...