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DAGNetwork

심층 학습(딥러닝)을 위한 DAG(유방향 비순환 그래프) 네트워크

설명

DAG 네트워크는 심층 학습을 위한 신경망입니다. 이 네트워크의 계층은 유방향 비순환 그래프로 배열됩니다. DAG 네트워크에서는 계층이 여러 계층으로부터 입력값을 가질 수 있고 여러 계층으로 출력값을 보낼 수 있는 보다 복잡한 아키텍처를 가질 수 있습니다. DAGNetwork 객체는 하나의 입력 계층과 하나의 출력 계층을 갖습니다.

생성

DAGNetwork 객체를 만드는 방법에는 여러 가지가 있습니다.

참고

기타 사전 훈련된 네트워크에 대해 자세히 알아보려면 Pretrained Deep Neural Networks 항목을 참조하십시오.

속성

모두 확장

네트워크 계층으로, Layer 배열로 지정됩니다.

계층 연결로, 2개의 열이 있는 테이블로 지정됩니다.

각 테이블 행은 계층 그래프에 있는 하나의 연결을 나타냅니다. 첫 번째 열 Source는 각 연결의 소스를 지정합니다. 두 번째 열 Destination은 각 연결의 대상을 지정합니다. 연결 소스와 대상은 계층 이름이거나 'layerName/IOName' 형태를 갖습니다. 여기서 'IOName'은 계층 입력값 또는 출력값의 이름입니다.

데이터형: table

객체 함수

activations컨벌루션 신경망 계층의 활성화 결과 구하기
classify훈련된 심층 학습(딥러닝) 신경망을 사용하여 데이터 분류
predict훈련된 심층 학습(딥러닝) 신경망을 사용하여 응답 변수 예측
plot신경망 계층 그래프 플로팅

예제

모두 축소

심층 학습을 위한 간단한 DAG(유방향 비순환 그래프) 네트워크를 만듭니다. 숫자 이미지를 분류하도록 네트워크를 훈련시킵니다. 이 예제의 간단한 네트워크는 다음으로 구성됩니다.

  • 계층이 순차적으로 연결된 기본 분기.

  • 1x1 컨벌루션 계층 1개를 포함하는 지름길 연결. 지름길 연결은 출력 계층에서 네트워크의 이전 계층으로 파라미터 기울기가 보다 쉽게 흐르도록 해 줍니다.

네트워크의 기본 분기를 계층 배열로 만듭니다. 덧셈 계층은 여러 개의 입력값을 요소별로 합산합니다. 덧셈 계층이 합산할 입력값의 개수를 지정합니다. 계층은 모두 고유한 이름을 가져야 합니다.

layers = [
    imageInputLayer([28 28 1],'Name','input')
    
    convolution2dLayer(5,16,'Padding','same','Name','conv_1')
    batchNormalizationLayer('Name','BN_1')
    reluLayer('Name','relu_1')
    
    convolution2dLayer(3,32,'Padding','same','Stride',2,'Name','conv_2')
    batchNormalizationLayer('Name','BN_2')
    reluLayer('Name','relu_2')
    convolution2dLayer(3,32,'Padding','same','Name','conv_3')
    batchNormalizationLayer('Name','BN_3')
    reluLayer('Name','relu_3')
    
    additionLayer(2,'Name','add')
    
    averagePooling2dLayer(2,'Stride',2,'Name','avpool')
    fullyConnectedLayer(10,'Name','fc')
    softmaxLayer('Name','softmax')
    classificationLayer('Name','classOutput')];

계층 배열에서 계층 그래프를 만듭니다. layerGraphlayers에 있는 모든 계층을 순차적으로 연결합니다. 계층 그래프를 플로팅합니다.

lgraph = layerGraph(layers);
figure
plot(lgraph)

1x1 컨벌루션 계층을 만들어서 계층 그래프에 추가합니다. 활성화 크기가 'relu_3' 계층의 활성화 크기와 일치하도록 컨벌루션 필터의 개수와 스트라이드를 지정합니다. 이렇게 지정해 두면 덧셈 계층이 'skipConv' 계층과 'relu_3' 계층의 출력값을 더할 수 있게 됩니다. 계층이 그래프에 있는지 확인하기 위해 계층 그래프를 플로팅합니다.

skipConv = convolution2dLayer(1,32,'Stride',2,'Name','skipConv');
lgraph = addLayers(lgraph,skipConv);
figure
plot(lgraph)

'relu_1' 계층에서 'add' 계층으로 지름길 연결을 만듭니다. 덧셈 계층을 만들 때 계층의 입력값의 개수를 2로 지정했으므로 이 계층은 이름이 각각 'in1''in2'인 2개의 입력값을 갖습니다. 'relu_3' 계층은 이미 'in1' 입력값에 연결되어 있습니다. 'relu_1' 계층을 'skipConv' 계층에 연결하고 'skipConv' 계층을 'add' 계층의 'in2' 입력값에 연결합니다. 이 덧셈 계층이 'relu_3' 계층과 'skipConv' 계층의 출력값을 합산합니다. 계층이 올바르게 연결되었는지 확인하려면 계층 그래프를 플로팅합니다.

lgraph = connectLayers(lgraph,'relu_1','skipConv');
lgraph = connectLayers(lgraph,'skipConv','add/in2');
figure
plot(lgraph);

28x28 회색조 숫자 이미지로 구성된 훈련 데이터와 검증 데이터를 불러옵니다.

[XTrain,YTrain] = digitTrain4DArrayData;
[XValidation,YValidation] = digitTest4DArrayData;

훈련 옵션을 지정하고 네트워크를 훈련시킵니다. trainNetworkValidationFrequency회 반복마다 검증 데이터를 사용하여 네트워크를 검증합니다.

options = trainingOptions('sgdm', ...
    'MaxEpochs',8, ...
    'Shuffle','every-epoch', ...
    'ValidationData',{XValidation,YValidation}, ...
    'ValidationFrequency',30, ...
    'Verbose',false, ...
    'Plots','training-progress');
net = trainNetwork(XTrain,YTrain,lgraph,options);

훈련된 네트워크의 속성을 표시합니다. 네트워크는 DAGNetwork 객체입니다.

net
net = 
  DAGNetwork with properties:

         Layers: [16×1 nnet.cnn.layer.Layer]
    Connections: [16×2 table]

검증 이미지를 분류하고 정확도를 계산합니다. 이 네트워크는 정확도가 매우 높습니다.

YPredicted = classify(net,XValidation);
accuracy = mean(YPredicted == YValidation)
accuracy = 0.9968

확장 기능

R2017b에 개발됨