Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 63. C# - 3층 구조의 신경망 [링크 복사], [링크+제목 복사]
조회: 1003
글쓴 사람
홈페이지
첨부 파일

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.]

[연관 글]





[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@outlook.com

비밀번호

댓글 쓴 사람
 




1  2  3  4  5  6  [7]  8  9  10  11  12  13  14  15  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
12069정성태12/19/2019753디버깅 기술: 139. windbg - x64 덤프 분석 시 메서드의 인자 또는 로컬 변수의 값을 확인하는 방법
12068정성태11/28/20191105디버깅 기술: 138. windbg와 Win32 API로 알아보는 Windows Heap 정보 분석 [2]파일 다운로드2
12067정성태11/27/2019739디버깅 기술: 137. 실제 사례를 통해 Debug Diagnostics 도구가 생성한 닷넷 웹 응용 프로그램의 성능 장애 보고서 설명 [1]파일 다운로드1
12066정성태11/27/2019529디버깅 기술: 136. windbg - C# PInvoke 호출 시 마샬링을 담당하는 함수 분석 - OracleCommand.ExecuteReader에서 OpsSql.Prepare2 PInvoke 호출 분석
12065정성태11/25/2019644디버깅 기술: 135. windbg - C# PInvoke 호출 시 마샬링을 담당하는 함수 분석파일 다운로드1
12064정성태11/25/2019894오류 유형: 580. HTTP Error 500.0/500.33 - ANCM In-Process Handler Load Failure
12063정성태11/21/2019681디버깅 기술: 134. windbg - RtlReportCriticalFailure로부터 parameters 정보 찾는 방법
12062정성태12/20/2019556디버깅 기술: 133. windbg - CoTaskMemFree/FreeCoTaskMem에서 발생한 덤프 분석 사례 - 두 번째 이야기
12061정성태11/20/2019620Windows: 165. CoTaskMemAlloc/CoTaskMemFree과 윈도우 Heap의 관계
12060정성태11/21/2019680디버깅 기술: 132. windbg/Visual Studio - HeapFree x64의 동작 분석
12059정성태11/20/2019644디버깅 기술: 131. windbg/Visual Studio - HeapFree x86의 동작 분석
12058정성태11/19/2019635디버깅 기술: 130. windbg - CoTaskMemFree/FreeCoTaskMem에서 발생한 덤프 분석 사례
12057정성태11/18/2019459오류 유형: 579. Visual Studio - Memory 창에서 유효한 주소 영역임에도 "Unable to evaluate the expression." 오류 출력
12056정성태11/18/2019803개발 환경 구성: 464. "Microsoft Visual Studio Installer Projects" 프로젝트로 EXE 서명 및 MSI 파일 서명 방법파일 다운로드1
12055정성태11/17/2019412개발 환경 구성: 463. Visual Studio의 Ctrl + Alt + M, 1 (Memory 1) 등의 단축키가 동작하지 않는 경우
12054정성태11/15/2019848.NET Framework: 869. C# - 일부러 GC Heap을 깨뜨려 GC 수행 시 비정상 종료시키는 예제
12053정성태11/15/2019507Windows: 164. 윈도우 10 - 명령행 창(cmd.exe) 속성에 (DotumChe, GulimChe, GungsuhChe 등의) 한글 폰트가 없는 경우
12052정성태11/15/2019441오류 유형: 578. Azure - 일정(schedule)에 등록한 runbook이 1년 후 실행이 안 되는 문제(Reason - The key used is expired.)
12051정성태12/2/2019949개발 환경 구성: 462. 시작하자마자 비정상 종료하는 프로세스의 메모리 덤프 - procdump [1]
12050정성태11/14/2019653Windows: 163. AcLayers의 API 후킹과 FaultTolerantHeap
12049정성태11/13/2019501.NET Framework: 868. (닷넷 프로세스를 대상으로) 디버거 방식이 아닌 CLR Profiler를 이용해 procdump.exe 기능 구현
12048정성태11/12/2019685Windows: 163. GUID 이름의 볼륨에 해당하는 파티션을 찾는 방법
12047정성태11/12/20191090Windows: 163. 안전하게 eject시킨 USB 장치를 물리적인 재연결 없이 다시 인식시키는 방법
12046정성태11/9/2019608오류 유형: 577. windbg - The call to LoadLibrary(...\sos.dll) failed, Win32 error 0n193
12045정성태10/27/2019510오류 유형: 576. mstest.exe 실행 시 "Visual Studio Enterprise is required to execute the test." 오류 - 두 번째 이야기
12044정성태10/27/2019614오류 유형: 575. mstest.exe - System.Resources.MissingSatelliteAssemblyException: The satellite assembly named "Microsoft.VisualStudio.ProductKeyDialog.resources.dll, ..."
1  2  3  4  5  6  [7]  8  9  10  11  12  13  14  15  ...