ホップフィールドネットワーク演習 ２０１８年１２月１４日.

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1 ホップフィールドネットワーク演習 ２０１８年１２月１４日

2 最終発表概要 発表日 １/１１（第１３回）、１/１８（第１４回） 発表者
全員（第１３回に１、２年生の発表を設け、第１４回に３年生の発表 を設ける予定） 発表時間 １，２年生は１グループ(２人まで)あたり４～５分。３年生はグルー プ発表不可で、一人あたり５分を予定 １，２年生は最大二人グループ スライドに　どの部分を担当したか等を記載 例：　このプログラムを担当 　主にスライド作成、発表を担当等 演習を３つぐらい設けて、時間を区切って演習を行う。 １５～２０分区切り

3 最終発表概要 発表内容 (１、２年)：ホップフィールド演習についてまとめる+(option:拡張、応 用)
(３年)：中間発表の内容の拡張+(研究テーマについて1,2ページ) 備考 ホップフィールド演習についてまとめる：配列の要素数を増やしたり、 刺激を増やしたり(neurons[]の変更)、見せるものを変えたり増やし たりする(learn_event()) グループで発表を行う場合は、グループ内で自分は発表のどの部 分に貢献したのかをスライドに記載すること。 例)このプログラムを作成、主にスライド作成を担当、発表を担当等

4 本日の内容 ホップフィールドネットワーク(hopfield.py)について、解説、 演習。
51 上記のページを参照。 １，２年生の発表グループ決め。

5 解説に入る前に… 実行できる環境が整っていない方がいればこの時 間に対応したいと思います！
(例:実行したらインポート系のエラーが起きた、等)

6 インポートに関するあれこれ まず、左下の虫眼鏡↓から、「コマンドプロンプト」を検索、カーソルを合わせて右クリックで、
「管理者権限で実行」をクリック。その後、pip と打ち込み、enterを押す。エラー①発生の可能性。 その後、pythonと打ち込み、enterを押し、>>が表示されたら、import pandasと打ち込み、enter を押す。エラー②発生の可能性あり。これらをクリアしたら、プログラムが動作可能になる。 ① pipがコマンドとして認識されていない （pipをインストールするための手順） ②pipがインストールされているが、pandasのインポートでエラーが発生する 左下の虫眼鏡から、コマンドプロンプトを検索、右クリックで、 「管理者権限で実行」をクリック。 その後、pip install pandas と打ち込み、enterを押す。

7 ホップフィールドネットワーク(hopfield.py)
John Hopfieldが提案した相互結合型ネットワーク。 相互結合型ネットワークは入力層、出力層がなく、それぞ れのユニットは自分以外の全てのユニットと結合している。 ニューロン4個の場合 -1 ニューロン2 -1 ニューロン1 -1 ニューロン4 -1 ニューロン3

8 ホップフィールドネットワーク(hopfield.py)
何かを見た時等に、活動している神経同士、活動していな い神経同士の結びつきを強め(+1)、活動している神経と活 動していない神経の間の結びつきを弱める(-1)。 何か入力を与えた時に、近いパターンに収束する。 一部の入力情報から、記憶したパターンの全体を呼び出す 過程（連想記憶）。

9 ホップフィールドネットワーク hopfield.pyは、 ニューロン1:リンゴ ニューロン2:バナナ ニューロン3:赤 ニューロン4:黄色　　となっている。 -1 ニューロン2 -1 ニューロン1 -1 ニューロン4 -1 ニューロン3

10 hopfield.pyコード解説 インポート部。sys、numpy、pandasをインポート。pandasは、
学習部。あるものを見せた時にlinks(ニューロン間のつながりの表のイメージ)を更新する。〇を見せる　の部分で活躍。 刺激を提示した時のニューロンの様子neuronsを更新する部分。〇を刺激、〇といえば？の部分で活躍。

11 neurons,linksの初期状態の定義、表形式に成形する部分。
hopfield.pyコード解説 neurons,linksの初期状態の定義、表形式に成形する部分。 ① ②

12 learnさせ、各ニューロン間の 結びつきの強さを表形式で出力 Neurons(各ニューロン自身が持つ状態)に変更を加え(これが刺激を与えることである)、hopfieldをrunさせ、他に刺激されたニューロンを見る。

13 hopfield.pyコード解説 __name__は、モジュール(インポートされるもの)の名前が格納されて いる変数で、コマンドでスクリプトファイルを実行した場合には、 __name__には__main__という変数が格納される。 コマンドでこのプログラムが直接実行されたとき、以降の行(この場合 だとtest())を実行する。という意味。 このプログラムでは、main関数のようなイメージを持ってもらえればそ れでいい。

14 演習１ 2p前のスライドを参考に、作成されているホップフィールドネットワー クに対して、青い下に伸びる矢印に相当する部分を、
①黄色いバナナを見せる ②赤いリンゴを見せる ③黄色を刺激 ④黄色といえば？ に変更した場合、挙動はどうなるかを確認する。

15 演習２ 演習１の内容に、 ①赤いバナナを見せる ×３回分 ②黄色いリンゴを見せる ×２回分 ②赤色を刺激 ③赤といえば？
①赤いバナナを見せる　×３回分 ②黄色いリンゴを見せる　×２回分 ②赤色を刺激 ③赤といえば？ を追加した場合、挙動はどうなるかを確認する。

16 演習３ 元々コードで定義されているネットワークに対して、
「”Melon”、”Green”」を追加し、最低４回フルーツをネットワークに見 せ、その際に”Red”、”Yellow”、”Green”の中から１色刺激を与え、そ の色から連想されるフルーツは何かを調べる。 (Option)さらに色、フルーツ、野菜をネットワークに追加して、それら を見せ、刺激を与えた際の挙動についても確認する。複数回の刺 激から得られる結果を考察してみよう。

17 次回 ホップフィールドネットワーク演習(後半) ドット絵文字のネットワーク実装、ネットワークを使った文字認識に ついての解説。
発表グループ決定(次週までに２人ペアを組みたい人はパートナー を探しておいてください)

18 最後に 授業評価アンケートにご協力お願いします！！

19 提出物について 提出日：各々の発表日のプロジェクト開始時まで
ppt(グループ代表者)、プログラム(グループ代表者)、レ ポート(wordファイル、全員)。 レポートの内容は、発表題材に関して学んだこと、プロジェ クトの感想、これから発展してやってみたいこと・課題など。

20 質問 年末年始でもメール対応するので、スクリーンショットなどを 添付しつつ、どのような問題に直面しているか分かるように 教えてください。