Ağırlık güncelleme kuralı

Çok Katmanlı Algılayıcılar
Dr. Hidayet Takçı
[email protected] | http://htakci.sucati.org
Perceptron Sınıflandırması
Perceptronlar sadece doğrusal sınıflandırma yapabilir.
2
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
ÇKA ile Sınıflandırma
Konveks Alanların Birleşimi
3
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Çok Katmanlı Algılayıcılar
Gerçek hayatta birçok problem doğrusal olmayan yapıdadır. Çok
katmanlı algılayıcılar doğrusal olmayan problemlerin çözümünde
en sık kullanılanYSA modelidir.
ÇKA için en popüler ağ yapısı Back Propagation (geriye yayılım)
ağıdır.
• Back Propagation ağı, ilk kez 1974 yılında Werbos tarafından
önerilmiştir, şu anda kullanılan versiyon 1986 yılında Rumelhart,
Hinton, ve Williams tarafından geliştirilmiştir.
4
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Geri Yayılımlı Öğrenim
Mimari :
En az üç katmandan meydana gelen, ileri beslemeli, geri yayılımlı ağ
Düğüm fonksiyonu (türevi alınabilecek) herhangi bir fonksiyon
olabilir fakat en sık tercih edileni: sigmoid function
Öğrenim :
Genelleştirilmiş delta kuralı
Ağırlık güncelleme kuralı :
gradient descent (eğim düşümü)
5
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
6
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Geri Yayılımlı Öğrenim
Ağırlıklar :
w(1,0)giriş katmanından gizli katmana ağırlık
w( 2,1)gizli katmandan çıkış katmanına ağırlık
w2(1,1,0)giriş katmanındaki düğüm 1 den gizli katmandaki düğüm 2 ye
ağırlık
Eğitim örnekleri: {( x p , d p ) p = 1,..., P}
şeklinde verilir ve bu örnekler ile denetimli öğrenim yapılır.
Giriş örüntüsü:
x p = ( x p ,1 ,..., x p ,n )
Çıkış örüntüsü:
o p = (o p ,1 ,..., o p ,k )
d p = (d p ,1 ,..., d p ,k )
Hata: l p , j = o p , j − d px,pj uygulandığı zaman çıktı j için hataların
kareleri toplamı
Beklenen çıktı:
P
K
= ∑∑ (l p , j ) 2
p =1 j =1
7
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Geri Yayılımlı Öğrenim
Yeniden Sigmoid fonksiyonu:
Fonksiyonun türevi:
1
1 + e−x
1
−x
S ' ( x) = −
e
⋅
(
1
+
)'
−x 2
(1 + e )
1
−x
=−
⋅
(
−
e
)
−x 2
(1 + e )
1
e− x
=
⋅
−x
1 + e 1 + e−x
S ( x) =
= S ( x)(1 − S ( x))
zincir kuralı
8
dz dz dy dx
if z = f ( y ), y = g ( x), x = h(t ) then = ⋅ ⋅ = f ' ( y ) g ' ( x)h' (t )
dy dx dt
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçıdt
Geri Yayılımlı Öğrenim
Đleriye doğru hesaplama:
Bir x giriş vektörü giriş düğümlerine uygulanır
Gizli katmandaki x(1) çıkış vektörü hesaplanır
x (j1) = S (net (j1) ) = S (∑ w(j1,i,0) xi )
i
Çıktı katmanında çıkış vektörü o hesaplanır
ok = S (netk( 2) ) = S (∑ wk( 2, ,j1) x (j1) )
j
net, x giriş vektöründen o çıkış vektörüne bir eşleştirmeyi ifade eder
Öğrenmenin amacı:
Hataların kareleri toplamını azaltmak,
P K
∑ ∑ (l p, j ) 2
p =1kadar
j =1
verilen eğitim örnekleri için mümkün olabildiği
iyi sonuçları elde
etmek (eğer olabiliyorsa sıfır hata)
9
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Geri Yayılımlı Öğrenim
BP öğrenimin çalışması:
Delta kuralı yardımıyla; katman 1’den katman 2’ye ağırlıklar
(w(2,1)) güncellenir.
Fakat delta kuralı w(1,0) ağırlıklarını güncelleme için uygun
değildir, çünkü gizli düğümler için belirlenen değerler
bilinmemektedir.
Çözüm: Çıkış düğümündeki hataların gizli düğümlere
yayılımı sayesinde, gizli düğümlerde hesap edilen
ağırlıkların w(1, 0) güncellenmesi sağlanır ve bu hataların
geriye yayılımı olarak isimlendirilir.
Gizli düğümlerdeki hataların nasıl hesap edildiği anahtar
konulardan biridir.
10
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Geri Yayılımlı Öğrenim
Genelleştirilmiş delta kuralı:
(xp, dp) örneği için sıralı bir öğrenim modu varsayalım
E = ∑k (l p ,k ) 2
Ağırlıklar eğim düşümü (gradient descent) ile güncellenir
w(2, 1) ağırlığı için :
∆wk( 2, ,j1) ∝ (−∂E / ∂wk( 2, ,j1) )
w(1, 0) ağırlığı için :
∆w(j1,i,0) ∝ (−∂E / ∂w(j1,i,0) )
w(2, 1) için güncelleme kuralının türetimi :
E, lk = dk – ok ‘nin bir fonksiyonu, dk – ok ,
,
11
( 2,1)
( 2)
‘nin bir fonksiyonu
w
olduğu
için
net k
k, j
Yukarıdaki zincir kuralını yazabiliriz.
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
2 ) fonksiyonu ve
‘nin
net k(bir
Geri Yayılımlı Öğrenim
(1, 0 )
w
j ,i için
ok
güncelleme kuralının türetimi
wk( 2, ,j1)
düğüm j gizli düğüm olsun:
(1)
w(j1,i,0) ağırlığı net jdeğerini etkiler
)
bütün çıkış düğümlerine S (net (j1değeri
gönderilir
)
∴ E deki bütün K terimleri
j
w(j1,i,0)
,0)
bir fonksiyonudur
w(j1‘nin
,i
i
E = ∑ k ( d k − ok ) 2 , ok = S ( net k( 2 ) ), net k( 2 ) = ∑ j x (j1) wk( 2, ,j1) ,
x (j1) = S ( net (j1) ), net (j1) = ∑i xi w (j1,i, 0 )
zincir
kuralı ile
12
∂E
∂ok
∂S (netk( 2) )
∂netk( 2)
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
∂netk( 2)
∂x (j1)
∂x (j1)
∂net (j1)
∂net (j1)
∂w(j1,i)
Geri Yayılımlı Öğrenim
Güncelleme kuralları:
harici katman ağırlıkları w(2, 1) için :
where
δ k = (d k − ok ) S ' (netk( 2) )
dahili katman ağırlıkları w(1, 0) için :
burada µ j = (∑k δ k wk( 2, ,j1) ) S ' ( net (j1) )
13
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Çıkış katmanından
hataların ağırlıklı
toplamı
Detaylar
x=giri
x=girişş de
değ
ğerleri, y=çıkış
y=çıkış de
değğerleri olmak üzere eğ
eğitim
verisi;
(x1,t1),(x2,t2),……,(xp
(x1,t1),(x2,t2),……,(
xp,,tp
tp))
Net giriş
giriş de
değ
ğerleri aş
aşağıdaki gibidir.
kth çıkı
çıkışş tabakasındaki herhangi bir nörondaki hata, e=
e=ttk-
değ
ğeri)'
eri)'dir
dir.. Burada tk=olması gereken çıktı,
ok (Hata de
ok=fiili çıktıdır.
14
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Delta Kuralı tarafından minimize edilmi
edilmişş toplam hata
hata::
Bu algoritma ile i. ve j. katman işlem elemanları arasındaki
ağırlıklardaki wji(t) de
değğişikliğ
ikliği hesaplanır
hesaplanır..
η(Ö
(Öğğrenme katsayısı), α(momentum katsayısı) ve δ ise (j ara veya
çıkış katındaki herhangi bir j nöronuna ait bir faktördür)
çıkış
faktördür).. Buradaki
∆wij ağırlık farkıdır
farkıdır..
15
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
j (gizli katman) ve k (çıkış
(çıkış katmanı) düğ
düğümleri için çıkış
çıkış de
değğerleri
şu şekilde hesaplanır;
Çıkı
Çıkışş tabakasında bütün düğ
düğümler için eğ
eğitme esnasında
denklemden hesaplanan bir hata değ
değeri;
16
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
De
Değğerler hesaplandıktan sonraki adım, backpropagation ba
başşlama
adımıdır.
17
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
18
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Geri Yayılımlı Öğrenim(güçlü yönleri)
Güçlü sunum yeteneği
Herhangi bir L2 fonksiyonu (kare alma, integral ve diğer matematiksel
fonksiyonlar) BP ağı ile sunulabilir
Böylesi birçok fonksiyon BP öğrenimi ile yakınsayabilir (gradient
descent yaklaşımı)
Geniş kullanım alanı
Yalnızca kullanılabilir eğitim örneklerinin bir kümesine ihtiyaç duyar
Çalışma alanının derin şekilde anlaşılması veya kısmi bir ön bilgiye
ihtiyaç duymaz (yapısı iyi olmayan problemleri çözebilir – ill posed)
Eğitim örneklerinde gürültü ve kayıp değerleri tolere eder
Đyi genelleştirme yeteneği vardır
Eğitim kümesi dışındaki girişler için sıklıkla doğru sonuçları
üretir
19
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
BP Öğrenimin Kusurları
Öğrenim sıklıkla uzun zaman alır
Karmaşık fonksiyonlar yüzlerce hatta binlerce çevrim sürer
Ağ aslında bir kara kutudur.
Giriş ve çıkış vektörleri (x, o) arasında belirlenen bir haritalama
sağlayabilir ama neden bir kısım x değerinin bir kısım o ile
eşleştirildiği bilgisini sunamaz.
Bunun sebebi gizli düğümler ve öğrenilen ağırlıkların açık anlamlara sahip
olmamasıdır.
Birçok istatistiksel modelin aksine teorik olarak BP
öğrenimin bulduğu sonuçların kalitesi ile ilgili bir sonuç
verilemez.
Eğitilen bir BP ağı için güvenilirlik seviyesi nedir?
20
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Gradient descent yaklaşımı ile ilgili problem
Toplam hatanın sadece yerel minimuma indirilmesi garanti edilir, E
(hata) sıfır değerine indirilemeyebilir
Hata yüzeyinin şekli önemlidir. Yüzey üzerindeki yerel minimum
noktalarından herhangi birine düşme ihtimali yüksektir.
Olası çareler:
Farklı sayıda gizli düğüm ve gizli katman kullanılabilir (onlar farklı
hata yüzeylerini oluşturacaktır, bazıları diğerlerinden daha iyi
olabilir)
Farklı başlangıç değerleri verilebilir (yüzey üzerinde farklı başlama
noktaları)
21
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Eğitim seti için hata sıfıra düşürüldüğümde Genelleştirme
garanti edilemez.
Over-fitting/over-training problemi: eğitilen ağ eğitim
örneklerini mükemmel olarak uygunlaştırır fakat test setindeki
örneklerde doğru sonuçlar vermeyebilir
– Olası çareler:
• Daha çok ve daha iyi örnekler
• Mümkünse daha küçük ağ kullanımı
• Daha büyük hata sınırı kullanımı (erken
sonlandırma)
• Örneklere katsayılar eklenir
– (x1,…, xn) to (x1α1,…, xn αn)
• Çapraz doğrulama
– Örneklerin bir kısmını (~10%) test verisi olarak kullan (ağırlık
güncelleme için kullanma)
– Yapay
TestSinir
verisi
üzerinde
periyodik
hata kontrolleri
Ağları
ve
Uygulamaları
Hidayet
Takçı
22
– Test verisi üzerindeki hata artmaya başladığında öğrenimi durdur
Pratik Hususlar
Đyi bir BP ağı öğrenim algoritmalarından daha fazlasına ihtiyaç duyar.
Đyi bir performans için birçok parametre dikkatli şekilde seçilmelidir.
BP ağlarının kusurları olmasına rağmen bazı pratik yöntemler ile
problemler azaltılabilir.
Başlangıç ağırlıkları (ve bias değerleri)
Rastgele, [-0.05, 0.05], [-0.1, 0.1], [-1, 1]
Gizli katman için ağırlıklar normalleştirilir (w(1, 0))
Bütün gizli düğümler için başlangıç ağırlıkları atanır
Her bir j gizli düğümü kendi ağırlığı ile normalleştirilir
w(j1,i,0) = β ⋅ w(j1,i,0) / w(j1,0)
2
where β = 0.7 n m
m = # of hiddent nodes, n = # of input nodes
23
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Ne kadar katman ve her katmanda ne kadar gizli
düğüm olmalı?
Teorik olarak, L2 fonksiyonları için bir gizli katman (birçok gizli
düğüm ile) yeterlidir
Gizli katmanların kaç tane olması ile ilgili teorik bir bilgi yoktur
Pratik kural:
n = # giriş düğümleri; m = # gizli düğümler
Unipolar/bipolar veri için: m = 2n
Real veri için : m >> 2n
Bazı uygulamalarda benzer kalite için daha az sayıda düğüm ile işlem
yerine getirilebilir ve az sayıda düğüm daha hızlı eğitilebilir.
24
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Eğitim örnekleri:
Öğrenim sonuçlarının kalitesini eğitim örneklerinin kalitesi ve
miktarı belirler
Örnekler bütün problem uzayını toplu olarak sunabilmelidir
Rastgele örnekleme
Parçalı örnekleme (problem uzayı hakkında ön bilgi ile)
# ihtiyaç duyulan örüntü adedi : Teorik olarak bu konuda ideal
bir değer yoktur.
Baum and Haussler (1989): P = W/e,
W: eğitim için gerekli ağırlıkların toplam adedi (ağ yapısına bağlı)
e: kabul edilebilir sınıflandırma hatası
Örnek: W = 27, e = 0.05, P = 540. Eğer biz doğru sınıflandırma
yapan ağı başarı ile eğitmişsek (1 – 0.05/2)*540 = 526 örnek, ağ
diğer girişleri %95 doğrulukla sınıflandıracaktır.
25
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Data representation:
unipolar (0,1) ve bipolar (-1,1)
Bipolar sunum eğitim örneklerini daha etkin kullanır
∆w(j1,i,0) = η ⋅ µ j ⋅ xi
∆wk( 2, ,j1) = η ⋅ δ k ⋅ x (j1) xi = 0 or x (j1) = 0
eğer ikili sunum olsa idi eğitim olamayacaktı
n giriş düğümü ile için örüntülerin adedi : unipolar: 2^
bipolar: eğer bias kullanılmazsa 2^(n-1)
Gerçel değerli veri
Giriş düğümleri: gerçel değerli düğümler (normalleştirme gerekebilir)
Gizli düğümler için çıkış fonksiyonu sigmoid
Çıkış düğümleri için sıklıkla doğrusal (hatta identity)
Eğitim unipolar/bipolar veriden daha yavaş olabilir (bazen gerçel
değerlerin ikili kodlaması kullanılır)
ok = ∑ wk( 2, ,j1) x (j1)
26
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Öğrenme Katsayısı (η
(η)
•
Öğrenme katsayısı ağırlıkların değişim miktarını belirler.
E
E
W
Eğer öğrenme katsayısı gereğinden büyük olursa
problem uzayında rasgele gezinme olur. Bunun
da ağırlıkları rasgele değiştirmekten farkı olmaz.
27
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
W
Eğer öğrenme katsayısı çok küçük olursa çözüme
ulaşmak daha uzun sürer.
Öğrenme Katsayısı η
Sabit olarak 1 değerinden çok daha küçüktür
Büyük η ile başlanır ve dereceli olarak değeri düşürülür
Küçük η ile başlanır hata artmaya başlayana kadar büyütülür
Öğrenimin her bir aşamasında maksimum güvenli adım bulunur
(öğrenim oranı büyürken hatanın minimumda kalmasına çalışılır)
Adaptif Öğrenme Katsayısı (delta-bar-delta method)
Herbir wk,j ağırlığın kendine ait bir ηk,j öğrenim oranı vardır
Eğer
aynı yönde kalırsa, ηk,j artırılır (geçerli w değerinin
çevresinde E için bir düzgün eğri vardır)
Eğer ∆wk , j
yönü değişirse, ηk,j azaltılır (geçerli w değerinin
çevresinde E için bir düzgün olmayan eğri vardır)
∆wk , j
28
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Momentum Katsayısı (α
(α)
E
Yerel
Minimum
Plato
Momentum katsayısı, yerel çözümlere
ve platolara takılmayı önler.
Global
Minimum
Bu değerin çok küçük seçilmesi yerel
çözümlerden kurtulmayı zorlaştırır.
Değerin çok büyük seçilmesi ise tek bir
çözüme ulaşmada sorunlar yaratabilir.
W
29
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
∂E
∆w(t + 1) = −η
+ α∆w(t )
∂wij
BP ağlarının çeşitleri
Momentum terimi eklenerek (öğrenmeyi hızlandırmak için)
t+1 anında ağırlıkların güncellenmesi önceki güncellemelerin
momentumunu içerir, örn.,
∆wk , j (t + 1) = η ⋅ δ k (t ) ⋅ x j + α ⋅ ∆wk , j (t )
Ağırlık güncellemenin ani değişimlerinden kaçınmak mümkündür
(öğrenim işleminin düzgünleştirilmesi)
Hata monotonik olarak azalır
Ağırlık güncellemelerini toplu modu
Herbir epoch için birkez ağırlık güncellenir (bütün P tane örnek için
toplu güncelleme)
Öğrenim örnek sunumların sırasından bağımsızdır
Sıralı moddan genellikle daha yavaştır
30
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Durdurma KriterleriHata
Hatanın belli bir değerin
altına düşmesi sonucu
durma
ε
Đterasyon
Hata
Belirli sayıda
iterasyondan sonra
durma
t
31
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Đterasyon
Ağın Ezberlemesi (Overfitting)
Burada
Hata
durdurulması
gerekir
Test
Seti Hatası
Öğrenme
Seti Hatası
Đterasyon
Ağ gereğinden fazla eğitilirse problemi öğrenmek yerine
verileri ezberler. Bu da ağın genelleme yapamamasını ve
hatalı sonuçlar üretmesine neden olur.
32
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Uygulama Alanları
Hemen hemen her alanda örnekleri görülen bir
modeldir.
Genel Olarak;
Sınıflandırma
Tahmin etme
Tanıma
Yorum yapma
Teşhis etme alanlarında başarı ile kullanılmaktadır.
33
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Geri yayılımlı öğrenim
Örüntü sınıflandırma:
Đki sınıf: 1 çıkış düğümü
N sınıf: ikili kodlama (log N) çıkış düğümü
34
N çıkış düğümü kullanılırken bir sınıf daha iyi şu şekilde sunulabilir
(0,..., 0,1, 0,.., 0)
Sigmoid fonksiyonu kullanıldığında çıkış katmanındaki düğümler asla 1
veya 0 olmayacaktır onun yerine 1 – ε veya ε olacaktır.
Doygunluk noktalarında hata azaltma daha yavaş hale gelecektir (ε küçük
olduğunda).
Hızlı öğrenim için, verilen bir ε sınırı için,
eğer |dp,k – op,k| ≤ ε ise hata lp,k = 0 şeklinde set edilir.
Bir x girişi eğitilmiş bir BP ağı kullanarak sınıflandırılacağı zaman, eğer
bütün l != k için dk. > dl ise giriş kth sınıfa atanır.
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Geri yayılımlı öğrenim
Örüntü sınıflandırma: bir örnek
myoelectric sinyallerinin sınıflandırılması
Giriş örüntüsü: 3 özellik (NIF, VT, RR), 0 ile 1 arasında gerçek değerlere
normalize edilir
Çıkış örüntüleri: 2 sınıf: (başarılı, hatalı)
Ağ yapısı : 2-5-3
3 giriş düğümü, 2 çıkış düğümü
5 düğümlü 1 gizli katman
η = 0.95, α = 0.4 (momentum)
Hata sınırı ε = 0.05
332 eğitim örneği
Maksimum iterasyon sayısı = 20,000
Durduğu zaman, 38 örüntünün hatalı sınıflandırıldığı anlaşılmıştır.
35
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Geri yayılımlı öğrenim
Fonksiyon yakınsama:
Verilen w = (w(1, 0), w(2,1)), o = f(x) için: f ‘den bir fonksiyonel haritalama elde
edilir.
Teorik olarak, doğrusal olmayan düğümlerin en az bir gizli katmanına sahip olan
ileribeslemeli ağlar L2 formunda (bütün kare integral fonksiyonları ve hemen
hemen genel olarak kullanılan bütün matematik fonksiyonları) herhangi bir
fonksiyona yakınsayabilir.
Herhangi bir L2 fonksiyonu f (x) bir Fourier serisi tarafından yakınsanır
Fourier serileri cosine düğüm fonksiyonunun bir gizli katmanına sahip ileri
beslemeli bir ağ ile yakınsanabilir
36
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Applications of BP Nets
A simple example: Learning XOR
Başlangıç ağırlıkları ve diğer parametreler
weights: [-0.5, 0.5] arasında rastgele değerler
hidden nodes: 4 düğümlü tek katman (A 2-4-1 net)
biases used;
learning rate: 0.02
Çeşitleri test edildi
Unipolar ve bipolar sunum
Farklı durma kriterleri
Başlangıç değerleri normalleştirildi
(Nguyen-Widrow)
( targets
with ± 1.0 and with ± 0.8)
Bipolar, unipolar’dan daha hızlı
Unipolar için ~3000 epoch, bipolar için ~400 epoch
Why? (çünkü unipolar ile kimi zaman eğitim 0 değerlerinde yapılamıyor)
37
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Experimental comparison
Training for XOR problem (batch mode)
25 simulations with random initial weights: success if E averaged
over 50 consecutive epochs is less than 0.04
results
method
38
simulations
success
BP
25
24
16,859.8
BP with
momentum
25
25
2,056.3
BP with deltabar-delta
25
22
447.3
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Mean epochs
Data compression
Az sayıda gizli düğüm kullanımı ile örüntülerin kendi kendine
otomatik eşleştirmesi :
training samples:: x:x (x n boyutlu)
hidden nodes: m < n (A n-m-n net)
V
n
W
m
n
Eğer eğitim başarılı ise, herhangi bir x vektörü giriş düğümüne
uygulanarak çıkış düğümünde aynı x değeri üretilecektir
Gizli katmandaki z örüntüsü x’in sıkıştırılmış bir sunumu haline
gelecektir (with smaller dimension m < n)
Uygulama: iletim maliyetinin düşürülmesi
x
39
n
V
m
z
z
m
W
Communication
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet
Takçı
sender
channel
receiver
n
x
Example: karakter resimlerinin sıkıştırılması
Herbir karakter 7 x 9 pixel bitmap veya 63 boyutlu bir ikili vektör ile
sunulabilir
Deneyde 10 characters (A – J) kullanılmıştır
Hata oranı:
tight(sıkı): 0.1 (off: 0 – 0.1; on: 0.9 – 1.0)
loose(serbest): 0.2 (off: 0 – 0.2; on: 0.8 – 1.0)
Gizli düğümler, hata aralığı ve yakınsama oranı arasındaki ilişki
Hafif hata aralığı hızlanabilir
Gizli düğümlerin artırılması ile hız artabilir
error range: 0.1 hidden nodes: 10 # epochs 400+
error range: 0.2 hidden nodes: 10 # epochs 200+
error range: 0.1 hidden nodes: 20 # epochs 180+
error range: 0.2 hidden nodes: 20 # epochs 90+
22 üzerindeki gizli düğümlerde hız artımı farkedilebilir olmayabilir.
40
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Other applications.
Tıbbi teşhis
Input: belirtiler (semptomlar, lab testleri vs.)
Output: olası hastalıklar
Problemler:
Hiçbir nedensellik ilişkisi kurulamayabilir
Girişlerin ne olması gerektiğini belirlemek zordur
Aktif çalışmalar sınırlı tıbbi görevler üzerinde odaklanmıştır
Örn., standart kan testi tabanlı olarak hepatit B ve prostat
kanseri tahmini
Proses kontrol
Giriş: çevresel parametreler
Çıkış: kontrol parametreleri
Đyi yapılanmamış fonksiyonlar öğrenilebilir
41
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Stock market tahmini
Input: finansal faktörler (CPI (Customer Proximity Index), ilgi oranı, etc.)
ve önceki günlerin stok miktarları
Output: stok indisleri veya stok ücretlerinin tahmini
Training samples: geçen yıllara ait stok market verisi
Müşteri kredi değerlendirme
Input: kişisel finansal bilgi (gelir, alacak, vergi geçmişi, vs.)
Output: kredi puanı
Ve daha fazlası
Başarılı uygulamalar için anahtar
Giriş vektörünün dikkatli tasarımı (önemli büyün özelliklerin seçilmesi): bazı
domain bilgileri
Đyi eğitim örneklerinin elde edilmesi : zaman ve diğer maliyetler
42
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı
Önemli Not
Ders notlarının hazırlanmasında; başta Internet olmak
üzere çeşitli kaynaklardan faydalanılmış ve bize ait bir
son ürün ortaya konmuştur. Faydalandığımız kaynaklar
için herkese teşekkürler. Bu kaynağı değiştirmeden
kullanacakların ise referans göstererek çalışmamızı
kullanmalarında bir sakınca yoktur.
Dr. Hidayet Takçı
GYTE Bilgisayar Müh. Böl. Öğretim Elemanı
43
Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları - Hidayet Takçı