다층퍼셉트론

다층퍼셉트론(Multi-layer Perceptron)은 입력층과 출력층 사이에 하나 이상의 중간층이 존재하는 신경망으로 전방향(feedforward) 인공신경망(ANN)의 한 종류이다.

개요

다층퍼셉트론(multi layer perceptron)은 입력층과 출력층 사이에 하나 이상의 중간층이 존재하는 신경망이다. 네트워크는 입력층, 은닉층, 출력층 방향으로 연결되어 있고, 각 층내의 연결과 출력층에서 입력층으로 직접적 연결이 없다. 이를 전방향(feedforward) 네트워크 또는 순전파라고 한다. 다층퍼셉트론은 단층 퍼셉트론과 유사한 구조를 가지지만, 중간층과 각 구성단위의 입출력 특성을 비선형으로 하여 네트워크 능력을 향상시켜 퍼셉트론의 단점들을 극복했다. 다층퍼셉트론의 동작원리는 단층퍼셉트론의 동작원리와 크게 다를 것이 없다. 다른점은 단층퍼셉트론은 활성함수가 1개라는 점이고, 다층퍼셉트론은 은닉층과 출력층에 존재하는 활성 함수가 여러 개이며, 이에 따라 가증치도 여러개인 것이다. 다층퍼셉트론의 동작원리는 다음과 같다.

1. 각 층에서의 가증치를 임의의 값으로 설정한다. 보통 0으로 설정하게 되는데, 각 층에서 바이어스 값은 1로 설정한다.
2. 하나의 트레이닝 데이터에 대해 각 층에서 순입력 함수값을 계산하고 최종적으로 활성 함수에 의한 출력값을 계산한다.
3. 출력층의 활성 함수에 의한 결과값과 실제값이 허용오차 안에 들도록 각층에서 가증치를 변경한다.
4. 모든 트레이닝 데이터에 대해서 출력층의 활성 함수에 의한 결과값과 실제값이 허용오차안에 들면 학습을 종료한다.

다층퍼셉트론은 단층퍼셉트론과 달리 입력층과 출력층 사이에 은닉층이 존재하고, 은닉층의 출력값에 대한 기준값을 정의할 수 없기 때문에 은닉층에서 어떤값이 출력되어야 맞는지에 대한 기준이 없다. 다층퍼셉트론에서는 출력층에서 발생하는 오차값을 이용해 은닉층으로 역전파시켜 은닉층에서 발생하는 오차값에 따라 은닉층의 가증치를 업데이트한다.

활성화 함수

만약 다층 지각변동기가 모든 뉴런, 즉 가중 입력을 각 뉴런의 출력에 매핑하는 선형 함수에서 선형 활성화 기능을 가지고 있다면, 선형 대수학에서는 어떤 층도 2층 입출력 모델로 축소할 수 있음을 보여준다. 다층퍼셉트론에서 일부 뉴런은 생물학적 뉴런의 작용 전위 또는 발화 빈도를 모델링하기 위해 개발된 비선형 활성화 기능을 사용한다.

계단함수

퍼셉트론은 활성화 함수로 계단 함수(step function)를 이용한다. 특정 임계값을 넘기면 활성화되는 함수이다. 0에서 멈추어 있다가 어느 기점에서 1로 바뀐다.

참고자료

• Multilayer perceptron Wikipedia - https://en.wikipedia.org/wiki/Multilayer_perceptron

같이 보기

• 딥러닝

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