// НС с выбором основных параметров: число скрытых слоев, количество нейронов на каждом слое
public NeuralNetwork(List <ReadMnist.DigitImage> _patterns, int[] cntNeuronsOnHiddenLayers, int outSize, List <ReadMnist.DigitImage> _tests)
{
patterns = _patterns;
tests = _tests;
int outLayerSize = outSize;
int inputSize = patterns.Count;
if (isBias)
{
inputSize++;
}
input = new NNLayer(inputSize, 0, 'l');
int prevSize = inputSize;
foreach (int size in cntNeuronsOnHiddenLayers)
{
int sizeLayer = size;
if (isBias)
{
sizeLayer++;
}
hidden.Add(new NNLayer(sizeLayer, prevSize, 's'));
prevSize = sizeLayer;
}
output = new NNLayer(outLayerSize, prevSize, 's');
cntLayers = 2 + hidden.Count;
}
// НС по умолчанию с 1 скрытым слоем
public NeuralNetwork(List <ReadMnist.DigitImage> _patterns, int _cntHiddenLayers, int[] _cntNeuronsOnHiddenLayers, List <ReadMnist.DigitImage> _tests)
{
int outLayerSize; // Размер выходного слоя
int sizeLayer; // Размер текущего слоя (кол-во нейронов на нем);
cntLayers = 2 + _cntHiddenLayers;
patterns = _patterns;
tests = _tests;
outLayerSize = sizeLayer = trainSetSize = patterns[0].Pixels.Count;
if (isBias)
{
sizeLayer++;
}
input = new NNLayer(sizeLayer, 0, 'l');
hidden.Add(new NNLayer(sizeLayer, sizeLayer, 's'));
output = new NNLayer(10, sizeLayer, 's');
}
// По значениям предыдущего слоя получаем вход для следующего (Сумма произведений сигнал * вес)
// Манипуляции с весами, сигналами и функцией активации
private List <double> FromInputToOutputOnNeurons(List <double> inputInfo, NNLayer nextLayer)
{
List <double> outputInfo = new List <double>(nextLayer.cntNeurons);
for (int i = 0; i < nextLayer.cntNeurons; ++i)
{
double sum = 0;
int lastInputIndex = inputInfo.Count - 1;
for (int j = 0; j < lastInputIndex; ++j)
{
double signal = inputInfo[j];
sum += signal * nextLayer.weight[i * inputInfo.Count + j];
}
// Если есть нейрона смещения, то добавляем вес нейрона смещения,
// иначе - вес последнего нейрона в слое
sum += (isBias ? 1 : inputInfo[lastInputIndex]) *
nextLayer.weight[i * inputInfo.Count + lastInputIndex];
outputInfo.Add(nextLayer.func(sum));
}
return(outputInfo);
}
// Изменение весов
// Метод обратного распространения ошибки (один обратный проход с изменением весов и подсчетом дельт)
private void ChangeWeights(List <double> idealOutput, List <double> outputInfo)
{
NNLayer nextLayer = output;
List <double> deltaNext = new List <double>(idealOutput.Count);
// Производная ф-ии активации от входного значения нейрона
double fin = 0;
// Находим дельту для выходного слоя
// delta = (OUTideal - OUTcurrent) * fin
for (int i = 0; i < idealOutput.Count; ++i)
{
// Производная ф-ии активации (здесь : гиперболический тангенс)
fin = GetDerivativeFuncActivation('s', outputInfo[i]);
deltaNext.Add((idealOutput[i] - outputInfo[i]) * fin);
}
// Находим дельты для скрытых слоев
for (int i = hidden.Count - 1; i >= -1; --i)
{
NNLayer currentLayer;
currentLayer = i != -1 ? hidden[i] : input;
List <double> newWeights = new List <double> (nextLayer.weight.Count);
int index = 0;
// пересчет веса (на каждой связи нейронов текущего слоя и нейронов следующего слоя)
for (int k = 0; k < nextLayer.cntNeurons; ++k)
{
for (int j = 0; j < currentLayer.cntNeurons; ++j)
{
// градиент j, k
double grad = deltaNext[k] * currentLayer.outputs[j];
// дельта веса
double deltaWeight = learningRate * grad;
newWeights.Add(nextLayer.weight[index++] + deltaWeight);
}
}
// ---
List <double> deltaCurrent = new List <double>(deltaNext);
deltaNext.Clear();
// Подстчет дельт данного слоя
// delta = (fin * sum(W[i] * Delta[i]))
for (int j = 0; j < currentLayer.cntNeurons; ++j)
{
double sum = 0;
for (int k = 0; k < nextLayer.cntNeurons; ++k)
{
sum += nextLayer.weight[currentLayer.cntNeurons * k + j] * deltaCurrent[k];
}
// Производная ф-ии активации (здесь : гиперболический тангенс)
fin = GetDerivativeFuncActivation('s', currentLayer.outputs[j]);
deltaNext.Add(fin * sum);
}
for (int wI = 0; wI < nextLayer.cntWeights; ++wI)
{
nextLayer.weight[wI] = newWeights[wI];
}
nextLayer = currentLayer;
// ---
}
}
