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Wismar Business School Wissensextraktion mittels künstlicher neuronaler Netze Arbeit mit dem JavaNNS Uwe Lämmel www.wi.hs-wismar.de/~laemmel [email protected] Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 1 Schritte JavaNNS installieren Erzeugen eines Netzes Anlegen einer Training-Datei .pat Anlegen einer Test-Datei .pat Trainieren des Netzes Speichern und Auswerten der Ergebnisse Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 2 JavaNNS installieren Herunterladen von www.ra.cs.uni-tuebingen.de/software/JavaNNS/welcome_e.html Java / JRE muss installiert sein Entpacken Start mit: >java –jar JavaNNS.jar besser: anlegen einer .cmd-Datei mit Aufruf-Zeile Start von JavaNNS und probieren: – Help > Content – falls Fehler, dann Browser-Pfad einstellen unter View > Properties… Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 3 Erzeugen eines Netzes Netz zur Erkennung von Großbuchstaben 3 Schichten – Eingabe-Schicht 5x7 Neuronen – verdeckte Schicht 10 Neuronen – Ausgabe-Schicht 26 Neuronen – genau ein Neuron aktiv – Neuron ~ Buchstabe Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 4 Erzeugen eines Netzes Vorbereitung: – View > Network Schichten anlegen: – Tools > Create > Layers… – Maske füllen – Typ der Neuronen festlegen (Input, Hidden, Output) – Create erzeugt Schicht Schichten in Reihenfolge – Eingabe-Schicht – verdeckte Schicht (hidden) – Ausgabe-Schicht erzeugen erzeugen create layer für Eingabe-Schicht Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 5 Erzeugen eines Netzes Ausgabe-Schicht mit 4x7 Neuronen erzeugen Die letzten beiden Neuronen (rechts unten) löschen ! 26 Neuronen in Ausgabe-Schicht Netz-Darstellung anpassen unter View > Display Settings … Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 6 Erzeugen eines Netzes – Verbindungen Tools > Create > Connections … Auswahl von: Connect feed-forward Connect – erzeugt die Verbindungen Sichern nicht vergessen! Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 7 Erzeugen einer Muster-Datei zum Training Editor PSPad, Notepad++ … .pat-Datei erzeugen mit nebenstehender Struktur # Zeilen = Kommentar 5x7 Eingabe-Neuronen mit 0-1-Buchstaben-Muster 26 Ausgabe-Neuronen, 25 davon 0 und eine 1 als Vertreter des Buchstabens lettertrain.pat Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 8 Erzeugen einer pat-Datei zum Testen Kopie der Trainingsdatei anlegen Zwei Werte in jedem Eingabemuster zufällig verändern (0->1 oder 1->0) – entspricht ca. 5% Abweichung lettertest.pat Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 9 Trainieren des Netzes Laden der Muster-Datei zum Trainieren Bei Fehler: – Netz prüfen: – Anzahl und Typ der Neuronen – Verbindungen – Muster-Datei prüfen – Zahl der Muster – Zahl der Werte 0,1 Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 10 Trainieren des Netzes – Vorarbeiten Öffnen – Tools > Control Panel – View > Error Graph Probieren: – Control Panel > Updating – Muster durchklicken – Eingabe-Muster == Buchstabe – andere Schichten ohne erkennbare Struktur, verschiedene Grüntöne Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 11 Trainieren des Netzes Control Panel > Learning Init Learn All (für etwa 100 Zyklen) Error Graph beobachten! ev. weiter Learn All Fehler-Kurve beobachten Qualität prüfen (siehe nächste Folie) Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 12 Trainieren des Netzes – Qualität prüfen Control Panel > Updating Muster durchklicken Ausgabe-Schicht beobachten Werden alle Buchstaben erkannt? Falls nein, zurück zur vorherigen Folie Learning Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 13 Speichern und Bewerten der Ergebnisse Test-Datei laden KEIN Training! File > Save Data … – Dateiname ändern in .res-Datei, z.b. test1.res – Erscheint Fenster „Saving details“ – include ouput patterns aktivieren – speichern Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 14 Speichern und Bewerten der Ergebnisse .res-Datei enthält: – gewünschtes Output je Muster – berechneter Output je Muster (real-Werte) res-Datei muss ausgewertet werden EXCEL / eigenes Programm Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 15 2 Muster-Dateien parallel Laden der Trainingsdatei Laden der Test-Datei im Control Panel unter Patterns – Training set – validation set (Test) – einstellen Trainieren wie beschrieben im Error graph Fenster 2 Kurven: – Fehler Trainingsmenge – Fehler Testmenge Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 16 Ende Neuronale Netze - Arbeiten mit dem JavaNNS Folie 17