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Page 1: ! Les Réseaux de Neurones Artificiels · – +Si apprentissage stochastique (après présentation de chaque exemple) – Si apprentissage total (après présentation de l’ensemble

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Introduction

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Les réseaux à une couche

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•  Méthode d’exploration de H"

–  Recherche par gradient •  Minimisation de la fonction d’erreur

–  Algorithme :

si la forme est correctement classée : ne rien faire !

sinon : !

boucler sur les formes d’apprentissage jusqu’à critère d’arrêt !

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Les réseaux multi-couches

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Composants et structure

du PMC

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Fonction à base radiale

Fonction sigmoïde

Fonction à seuil

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L’apprentissage

dans les PMC

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Objectif :

–  Algorithme (rétro-propagation de gradient) : descente de gradient

Algorithme itératif :

Cas hors-ligne (gradient total) :

où :

Cas en-ligne (gradient stochastique) :

w( t ) = w( t!1) ! "# Ew(t )

wij (t) = wij (t !1)!"(t) 1m

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1. Présentation d’un exemple parmi l’ensemble d’apprentissage Séquentielle, aléatoire, en fonction d’un critère donné

2. Calcul de l’état du réseau

3. Calcul de l’erreur = fct(sortie - sortie désirée) (e.g. = (yl - ul)2)

4. Calcul des gradients Par l’algorithme de rétro-propagation de gradient

5. Modification des poids synaptiques

6. Critère d’arrêt Sur l’erreur. Nombre de présentation d’exemples, ...

7. Retour en 1

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1. Evaluation de l’erreur Ej (ou E) due à chaque connexion :

Idée : calculer l’erreur sur la connexion wji en fct de l’erreur après la cellule j

–  Pour les cellules de la couche de sortie :

–  Pour les cellules d’une couche cachée :

! El

! wij

!k = " El

" ak = g' (ak )

" El

" yk = g' (ak ) # uk(xl) $ yk( )

! j = " El

" aj =

" El

" ak

" ak" ajk

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" zj" ajk

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•  2. Modification des poids

–  On suppose gradient à pas (constant ou non ): !8>="

–  Si apprentissage stochastique (après présentation de chaque exemple)

–  Si apprentissage total (après présentation de l’ensemble des exemples)

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! j = g' (aj ) wjs! scellules scouchesuivante

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wei (t +1) = wei(t) ! "(t )# iae

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•  Efficacité en apprentissage

–  En O(w) pour chaque passe d’apprentissage, w = nb de poids

–  Il faut typiquement plusieurs centaines de passes (voir plus loin)

–  Il faut typiquement recommencer plusieurs dizaines de fois un

apprentissage en partant avec différentes initialisations des poids

•  Efficacité en reconnaissance

–  Possibilité de temps réel

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Questions pratiques

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Apprentissage(s) Reseau non lineaire a une couche

Reseau non lineaire a une couche (1)

Introduction d’une fonction ϕ non lineaire

On a donc Y = ϕ(WX), et les MC ne sont plus applicables

On va appliquer une methode de descente de gradient → rappels !

Algorithme iteratif :

On choisit un Wt=0 aleatoire

Bonne direction = celle ou le critere

baisse

Avancer un peu, mais pas trop

Wt+1 ← Wt − ηdJ (W)

dW

����Wt

avec :

W les parametres ; η : le pas ;dJ (W)

dW

���Wt

: la � bonne �direction

[email protected] () Reseaux de Neurones 9 fevrier 2012 23 / 49

Apprentissage(s) Reseaux multicouches

Reseaux multicouches (6)

Remarques :

On peut sommer les erreurs sur toute la base et retropropager une

seule fois :

→ mode Batch (plus rapide)

Question du pas ... 2eme ordre ? Cf. cours gradient

Quand stopper l’algorithme ? Attention au surapprentissage

[email protected] () Reseaux de Neurones 9 fevrier 2012 33 / 49

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•  1 neurone de sortie

–  {0,1}

–  [0,1] •  Erreur quadratique

–  Probabilité [0,1] •  Critère entropique

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•  c-1 problèmes de discrimination

•  1 neurone de sortie

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–  1 neurone / classe

–  Code correcteur d’erreur

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Éviter le

Sur-apprentissage

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Presented by Martin Ho, Eddy Li, Eric Wong and Kitty Wong - Copyright© 2000

- Developed in 1993.

- Performs driving with Neural Networks.

- An intelligent VLSI image sensor for road following.

- Learns to filter out image details not relevant to driving.

Hidden layer

Output units

Input units

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L’apprentissage

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•  [Le Cun et al., 1989, ...] (ATT Bell Labs : très forte équipe)

•  ! 10000 exemples de chiffres manuscrits

•  Segmentés et redimensionnés sur matrice 16 x 16

•  Technique des poids partagés (“weight sharing”)

•  Technique du optimal brain damage

•  99% de reconnaissance correcte (sur l’ensemble d’apprentissage)

•  9% de rejet (pour reconnaissance humaine)

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Références bibliographiques

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