Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 63. C# - 3층 구조의 신경망 [링크 복사], [링크+제목 복사]
조회: 10724
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
 




... 31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  [43]  44  45  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
12553정성태3/5/20219207개발 환경 구성: 548. 기존 .NET Framework 프로젝트를 .NET Core/5+ 용으로 변환해 주는 upgrade-assistant, try-convert 도구 소개 [4]
12552정성태3/5/20218471개발 환경 구성: 547. github workflow/actions에서 Visual Studio Marketplace 패키지 등록하는 방법
12551정성태3/5/20217384오류 유형: 702. 비주얼 스튜디오 - The 'CascadePackage' package did not load correctly. (2)
12550정성태3/5/20217058오류 유형: 701. Live Share 1.0.3713.0 버전을 1.0.3884.0으로 업데이트 이후 ContactServiceModelPackage 오류 발생하는 문제
12549정성태3/4/20217542오류 유형: 700. VsixPublisher를 이용한 등록 시 다양한 오류 유형 해결책
12548정성태3/4/20218315개발 환경 구성: 546. github workflow/actions에서 nuget 패키지 등록하는 방법
12547정성태3/3/20218854오류 유형: 699. 비주얼 스튜디오 - The 'CascadePackage' package did not load correctly.
12546정성태3/3/20218447개발 환경 구성: 545. github workflow/actions에서 빌드시 snk 파일 다루는 방법 - Encrypted secrets
12545정성태3/2/202111204.NET Framework: 1026. 닷넷 5에 추가된 POH (Pinned Object Heap) [10]
12544정성태2/26/202111425.NET Framework: 1025. C# - Control의 Invalidate, Update, Refresh 차이점 [2]
12543정성태2/26/20219767VS.NET IDE: 158. C# - 디자인 타임(design-time)과 런타임(runtime)의 코드 실행 구분
12542정성태2/20/202112101개발 환경 구성: 544. github repo의 Release 활성화 및 Actions를 이용한 자동화 방법 [1]
12541정성태2/18/20219337개발 환경 구성: 543. 애저듣보잡 - Github Workflow/Actions 소개
12540정성태2/17/20219656.NET Framework: 1024. C# - Win32 API에 대한 P/Invoke를 대신하는 Microsoft.Windows.CsWin32 패키지
12539정성태2/16/20219561Windows: 189. WM_TIMER의 동작 방식 개요파일 다운로드1
12538정성태2/15/20219946.NET Framework: 1023. C# - GC 힙이 아닌 Native 힙에 인스턴스 생성 - 0SuperComicLib.LowLevel 라이브러리 소개 [2]
12537정성태2/11/202110972.NET Framework: 1022. UI 요소의 접근은 반드시 그 UI를 만든 스레드에서! - 두 번째 이야기 [2]
12536정성태2/9/20219976개발 환경 구성: 542. BDP(Bandwidth-delay product)와 TCP Receive Window
12535정성태2/9/20219089개발 환경 구성: 541. Wireshark로 확인하는 LSO(Large Send Offload), RSC(Receive Segment Coalescing) 옵션
12534정성태2/8/20219732개발 환경 구성: 540. Wireshark + C/C++로 확인하는 TCP 연결에서의 closesocket 동작 [1]파일 다운로드1
12533정성태2/8/20219353개발 환경 구성: 539. Wireshark + C/C++로 확인하는 TCP 연결에서의 shutdown 동작파일 다운로드1
12532정성태2/6/20219871개발 환경 구성: 538. Wireshark + C#으로 확인하는 ReceiveBufferSize(SO_RCVBUF), SendBufferSize(SO_SNDBUF) [3]
12531정성태2/5/20218832개발 환경 구성: 537. Wireshark + C#으로 확인하는 PSH flag와 Nagle 알고리듬파일 다운로드1
12530정성태2/4/202112980개발 환경 구성: 536. Wireshark + C#으로 확인하는 TCP 통신의 Receive Window
12529정성태2/4/202110111개발 환경 구성: 535. Wireshark + C#으로 확인하는 TCP 통신의 MIN RTO [1]
12528정성태2/1/20219493개발 환경 구성: 534. Wireshark + C#으로 확인하는 TCP 통신의 MSS(Maximum Segment Size) - 윈도우 환경
... 31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  [43]  44  45  ...