A Dynamic Three Dimensional Neuro System with Multi-Discriminator

다중 판별자를 가지는 동적 삼차원 뉴로 시스템

  • 김성진 (울산대학교 컴퓨터공학과) ;
  • 이동형 (한국폴리텍VII울산대학 정보통신시스템학과) ;
  • 이수동 (울산대학교 컴퓨터정보통신공학부)
  • Published : 2007.07.15

Abstract

The back propagation algorithm took a long time to learn the input patterns and was difficult to train the additional or repeated learning patterns. So Aleksander proposed the binary neural network which could overcome the disadvantages of BP Network. But it had the limitation of repeated learning and was impossible to extract a generalized pattern. In this paper, we proposed a dynamic 3 dimensional Neuro System which was consisted of a learning network which was based on weightless neural network and a feedback module which could accumulate the characteristic. The proposed system was enable to train additional and repeated patterns. Also it could be produced a generalized pattern by putting a proper threshold into each learning-net's discriminator which was resulted from learning procedures. And then we reused the generalized pattern to elevate the recognition rate. In the last processing step to decide right category, we used maximum response detector. We experimented using the MNIST database of NIST and got 99.3% of right recognition rate for training data.

오류역전파 방법을 이용하는 신경망들은 패턴들의 학습시간이 매우 오래 걸리고 또한 추가학습과 반복학습의 한계를 가지며, 이런 단점을 보완할 수 있는 이진신경망(Binary Neural Network, BNN)이 Aleksander에 의해 제안되었다. 그러나 BNN도 반복학습에 있어서는 단점을 가지고 있으며, 일반화 패턴을 추출하기 어렵다. 본 논문에서는 BNN의 구조를 개선하여 반복학습과 추가학습이 가능할 뿐 아니라, 특징점들까지 추출할 수 있는 다중 판별자를 가지는 삼차원 뉴로 시스템을 제안한다. 제안된 모델은 기존의 BNN을 기반으로 하여 만들어진 이차원 특징을 가지는 Single Layer Network(SLN)에 귀환회로가 추가되어 특징점들을 누적할 수 있는 삼차원 신경망이다. 학습을 통해 누적된 정보는 판별자의 각 신경세포에 임계치를 조정함으로써 일반화 패턴을 추출할 수 있다. 그리고 생성된 일반화 패턴을 인식에 재사용함으로써 반복학습의 효율성을 높였다. 최종 판정 단계에서는 Maximum Response Detector(MRD)를 이용하였다. 본 논문에서 제안한 시스템을 평가하기 위하여 NIST에서 제공하는 숫자 자료를 이용하였으며, 99.3%의 인식률을 얻었다.

Keywords

References

  1. 이성환, '오프라인 필기체 문자인식 기술의 현황', 한국정보과학회지, 제11권 제5호 ,1993년 10월
  2. 이성환, '패턴인식의 원리', 홍릉과학출판사, 1994
  3. Amari and Mori, 'Introduction to Neural Network,' Treecaps WS, 1991
  4. I. Aleksander and H. Morton, 'An Introduction to Neural computing,' Chapman & Hall, 1990
  5. Aleksander, I., Thomas, W. V., and Bowden, P. A. 1984 'WISARD a radical step forward in image recognition,' Sensor Review, July 1984, 120-124
  6. Lee, S. D, 'Dynamics of Feedback for Artificially Intelligent Pattern Recognition,' MSc. Dissertation, Brunel Univ., England, 1981
  7. W. W. Bledsoe and I. Browning, 'Pattern Recognition and Reading by Machine,' Proc. Eastern Joint Computer Conference, Boston, pp. 232-255, 1959
  8. 김성진, 권영철, 이수동, 'RAM을 이용한 경험유관축적신경망모델', 대한전자공학회, 제41권, CI편, 제2호, 2004
  9. Yann LeCun, NEC Research Institute, http://yann.lecun.com/exdb/mnist/index.html
  10. J. Austin, 'A review of RAM based neural networks,' pp. 58-66. Microelectronics for Neural Networks and Fuzzy Systems, IEEE. 1994
  11. I. Aleksander T. J.Stonham, 'Guide to pattern recognition using random-access memories,' Computers And Digital Techniques, 2(1):29-40, 1979 https://doi.org/10.1049/ij-cdt.1979.0009
  12. W W Bledsoe I. Browning. 'Pattern recognition and reading by machine,' In Proc. Joing Comp. Conference, pp. 255-262, 1959
  13. Peter Russel, '인간의 두뇌', 학습과학사, 1996
  14. 신현정, '개념과 범주화', 아카넷, 2000
  15. E. C. D. B. Filho, M. C. Fairhurst and D. L. Bisset, 'Analysis of Saturation Problem in RAM-Based Neural Network,' pp. 345-346. Electronics Letters, Vol. 28, No. 4, February 1992 https://doi.org/10.1049/el:19920216