Slides de palestra ministrada no I FreeComp em Goiânia com uma introdução sobre Redes Neurais e sua utilização prática com a biblioteca FANN no PHP.

1. Introdução às Redes Neurais com PHP
Otávio Calaça – otaviocx@gmail.com
http://phpendo.blogspot.com
1º FreeComp
http://www.computacao.ucg.br/freecomp
Goiânia, 13 de Dezembro de 2008

2. Introdução às Redes Neurais com PHP
Grupo de Desenvolvedores PHP de Goiás
Lista de Discussão
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Troca de Conhecimentos
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Encontros
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Palestras
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Eventos
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Networking
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3. Introdução às Redes Neurais com PHP
Roteiro
• Redes Neurais Biológicas
– O Neurônio Orgânico
• Redes Neurais Artificiais
– Perceptron
– Entradas, pesos, limiar e saídas
– Função de ativação
• FANN (Fast Artificial Neural Network)
– FANN no PHP
– Exemplo de utilização

4. Introdução às Redes Neurais com PHP
O Neurônio Orgânico

5. Introdução às Redes Neurais com PHP
Redes Neurais Biológicas

6. Introdução às Redes Neurais com PHP
Cérebro X Computador
Parâmetro Cérebro Computador
Material Orgânico Metal e plástico
Velocidade Milisegundos Nanosegundos
Tipo de Processamento Paralelo Seqüencial
Armazenamento Adaptativo Estático
Possibilidades em um elemento Várias 2
Controle de Processos Distribuído Centralizado

7. Introdução às Redes Neurais com PHP
Redes Neurais Artificiais
• Neurônio Artificial

8. Introdução às Redes Neurais com PHP
Redes Neurais Artificiais
• Neurônio Artificial (várias entradas)

9. Introdução às Redes Neurais com PHP
Funções de Ativação

10. Introdução às Redes Neurais com PHP
Redes Neurais Artificiais
• Rede de uma camada

11. Introdução às Redes Neurais com PHP
Redes Neurais Artificiais
• Rede de várias camadas

12. Introdução às Redes Neurais com PHP
Redes Neurais Artificiais
• Rede de várias camadas

13. Introdução às Redes Neurais com PHP
FANN (Fast Artificial Neural Network)
• Biblioteca desenvolvida em C;
• Software Livre;
• Possui vínculos para diversas linguagens:
Ruby
– PHP Delphi
– Java PERL
Outras...
– C++
– .NET
– Python

14. Introdução às Redes Neurais com PHP
FANN no PHP
• Extensão disponível no PECL;
• Funções disponiveis para o PHP:
fann_get_activation_function_hidden
fann_create
fann_get_activation_function_output
fann_train
fann_get_activation_steepness_hidden
fann_save
fann_get_activation_steepness_output
fann_run
fann_set_learning_rate
fann_randomize_weights
fann_set_activation_function_hidden
fann_init_weights
fann_set_activation_function_output
fann_get_MSE
fann_set_activation_steepness_hidden
fann_get_num_input
fann_set_activation_steepness_output
fann_get_num_output
fann_get_total_neurons
fann_get_total_connections
fann_get_learning_rate

15. Introdução às Redes Neurais com PHP
FANN no PHP
Exemplo
$ann = fann_create(array(2, 4, 3), 1.0, 0.7);
fann_train($ann,
array(
array(
array(0,0), /* Input(s) */
array(0,0,0) /* Output(s) */
),
array(
array(0,1), /* Input(s) */
array(1,1,0) /* Output(s) */
),
array(
array(1,0), /* Input(s) */
array(1,1,0) /* Output(s) */
),
array(array(1,1), /* Input(s) */
array(0,1,1) /* Output(s) */
)
),
100000,
0.0000001,
1000);

16. Introdução às Redes Neurais com PHP
FANN no PHP
Exemplo
print_r(fann_run($ann, array(0, 0)));
print_r(fann_run($ann, array(0, 1)));
print_r(fann_run($ann, array(1, 0)));
[0] => XOR
print_r(fann_run($ann, array(1, 1)));
[1] => OR
[2] => AND
Retorno:
Array Array
( (
[0] => 0 [0] => 1
[1] => 0 [1] => 1
[2] => 0 [2] => 0
) )
Array
Array
(
(
[0] => 0
[0] => 1
[1] => 1
[1] => 1
[2] => 1
[2] => 0
)
)

17. Introdução às Redes Neurais com PHP
Exemplo de Utilização
• Lendo letras em ASCII
###### ##### ###### ###### ##### ###### # # #####
# # # # # # # # ## ## # #
##### ##### ##### ##### # # # # ## # #####
# ## # # # # # # # #
# # ## ###### ###### ##### ###### # # #

18. Introdução às Redes Neurais com PHP
Exemplo de Utilização
• Transformando em binário para entradas
da rede:
###### 111111 => 111111100000111110100000100000
# 100000
##### ==> 111110
5x6 = 30 entradas
# 100000
# 100000
26 letras = 26 possibilidades de saída
5 saídas conseguem 25 = 32 possibilidades
Saída esperada para a letra F => 5 = 000101 (bin)

19. Introdução às Redes Neurais com PHP
Exemplo de Utilização
• Com a entrada legível pela rede, teremos
então que treiná-la.
• Padrões de entrada a serem usados.
• Saídas esperadas.

20. Introdução às Redes Neurais com PHP
Exemplo de Utilização
• Características da Rede:
– 30 entradas;
– 5 saídas;
• Quando utilizar a camada oculta?

21. Introdução às Redes Neurais com PHP
Exemplo de Utilização
• Treinando
– Definissão de pesos e limiar adequados
– Tornando a rede mais inteligente
• Qual erro deve ser permitido?

22. Introdução às Redes Neurais com PHP
Exemplo de Utilização
• Após o treinamento:

23. Introdução às Redes Neurais com PHP
Exemplo de Utilização
Aperfeiçoamento da rede;
•
• Inserção de camada oculta;
• Inserção de novos padrões de entrada;
• Usando o fannExplorer.
• Por que utilizar redes neurais para o
reconhecimento de padrões?

24. Introdução às Redes Neurais com PHP
Agradecimentos

25. Introdução às Redes Neurais com PHP
Perguntas?
Otávio Calaça
otaviocx@gmail.com

26. Introdução às Redes Neurais com PHP
Referências
• FANN
http://leenissen.dk/fann/
• PECL fann
http://pecl.php.net/package/fann
• PHP: Hypertext Preprocessor
http://www.php.net
• Martin Hagan
http://hagan.ecen.ceat.okstate.edu/nnd.html
• Uma introdução às redes neurais
http://www.din.uem.br/ia/neurais/