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329c5f5f81
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master
Author | SHA1 | Date | |
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bb9e6e75d0 | |||
574c670482 | |||
6c186bc6e4 |
717
index.html
Normal file
717
index.html
Normal file
@ -0,0 +1,717 @@
|
|||||||
|
<script>
|
||||||
|
/* Vector Library */
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
Works with n-dimensional vectors: represented as arrays of numbers
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
var V = {};
|
||||||
|
V.Subtract = function(inV1, inV2)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var out = [];
|
||||||
|
for(var i=0; i<inV1.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
out[i] = inV1[i] - inV2[i];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return out;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
V.Add = function(inV1, inV2)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var out = [];
|
||||||
|
for(var i=0; i<inV1.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
out[i] = inV1[i] + inV2[i];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return out;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
V.Distance = function(inV1, inV2)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return V.Length(V.Subtract(inV1, inV2))
|
||||||
|
};
|
||||||
|
V.Dot = function(inV1, inV2)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var out = 0;
|
||||||
|
for(var i=0; i<inV1.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
out += inV1[i] * inV2[i];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return out;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
V.Multiply = function(inV1, inV2)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var out = [];
|
||||||
|
for(var i=0; i<inV1.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
out[i] = inV1[i] * inV2[i];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return out;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
V.Length = function(inV1)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return Math.sqrt(V.Dot(inV1, inV1));
|
||||||
|
};
|
||||||
|
V.Scale = function(inV1, inScalar)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var out = [];
|
||||||
|
for(var i=0; i<inV1.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
out[i] = inV1[i] * inScalar;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return out;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
V.Normalize = function(inV1)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return V.Scale(inV1, 1/V.Length(inV1));
|
||||||
|
};
|
||||||
|
V.Clone = function(inV1)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var out = [];
|
||||||
|
var i;
|
||||||
|
for(i=0; i<inV1.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
out[i] = inV1[i];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return out;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
var M = {};
|
||||||
|
|
||||||
|
/**************************
|
||||||
|
M A T R I X
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
// transform inC with inM
|
||||||
|
// returns the transformed inC
|
||||||
|
M.Transform = function(inM, inC)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var outM = [];
|
||||||
|
var outV = [];
|
||||||
|
var i, j;
|
||||||
|
|
||||||
|
for(i=0; i<inC.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outV = [];
|
||||||
|
for(j=0; j<inM.length; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outV[j] = V.Dot(inM[j], inC[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
outM.push(outV);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return outM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// flip rows for columns in inM
|
||||||
|
// returns the modified Matrix
|
||||||
|
M.Transpose = function(inM)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var dimensions = inM[0].length;
|
||||||
|
var i, j;
|
||||||
|
var outM = [];
|
||||||
|
var outV = [];
|
||||||
|
for(i=0; i<dimensions; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outV = [];
|
||||||
|
for(j=0; j<inM.length; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
//the Ith componenth of the Jth member
|
||||||
|
outV[j] = inM[j][i];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
outM.push(outV);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return outM;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// returns a matrix that is the result of the outer product of inV1 and inV2
|
||||||
|
// where the Nth member of outM is a copy of V1, scaled by the Nth component of V2
|
||||||
|
M.Outer = function(inV1, inV2)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var outM = [];
|
||||||
|
|
||||||
|
var i;
|
||||||
|
for(i=0; i<inV2.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outM.push(V.Scale(inV1, inV2[i]));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return outM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
/**************************
|
||||||
|
B A T C H
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
//smash the members of inM with a softmax
|
||||||
|
M.Sigmoid = function(inM)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var i, j;
|
||||||
|
var outM = [];
|
||||||
|
var outV = [];
|
||||||
|
for(i=0; i<inM.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outV = [];
|
||||||
|
for(j=0; j<inM[i].length; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outV[j] = 1/(1 + Math.pow(Math.E, -inM[i][j]));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
outM.push(outV);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return outM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
// return the derivatives of the members of inM (that have been run through the softmax)
|
||||||
|
M.Derivative = function(inM)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var i, j;
|
||||||
|
var component;
|
||||||
|
var outM = [];
|
||||||
|
var outV = [];
|
||||||
|
for(i=0; i<inM.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outV = [];
|
||||||
|
for(j=0; j<inM[i].length; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
component = inM[i][j];
|
||||||
|
outV[j] = component*(1 - component);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
outM.push(outV);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return outM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
// batch multiply these pairs of vectors
|
||||||
|
M.Multiply = function(inCloud1, inCloud2)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var i;
|
||||||
|
var outM = [];
|
||||||
|
for(i=0; i<inCloud1.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outM.push(V.Multiply(inCloud1[i], inCloud2[i]));
|
||||||
|
};
|
||||||
|
return outM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
// batch add
|
||||||
|
M.Add = function(inCloud1, inCloud2)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var outM = [];
|
||||||
|
|
||||||
|
var i;
|
||||||
|
for(i=0; i<inCloud1.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outM.push(V.Add(inCloud1[i], inCloud2[i]));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return outM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
M.Subtract = function(inCloud1, inCloud2)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var outM = [];
|
||||||
|
|
||||||
|
var i;
|
||||||
|
for(i=0; i<inCloud1.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outM.push(V.Subtract(inCloud1[i], inCloud2[i]));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return outM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
M.Scale = function(inCloud1, inScalar)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var outM = [];
|
||||||
|
|
||||||
|
var i;
|
||||||
|
for(i=0; i<inCloud1.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outM.push(V.Scale(inCloud1[i], inScalar));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return outM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
M.Clone = function(inM)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var i;
|
||||||
|
var outM;
|
||||||
|
var outV;
|
||||||
|
|
||||||
|
outM =[];
|
||||||
|
for(i=0; i<inM.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outM.push(V.Clone(inM[i]));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return outM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
/**************************
|
||||||
|
B O U N D S
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
// return the bounding box of inM as a two-member Matrix
|
||||||
|
M.Bounds = function(inM)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var dimensions = inM[0].length;
|
||||||
|
var i, j;
|
||||||
|
var min = [];
|
||||||
|
var max = [];
|
||||||
|
for(i=0; i<dimensions; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
min[i] = 9999999;
|
||||||
|
max[i] = -999999;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
for(i=0; i<inM.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
for(j=0; j<dimensions; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if(inM[i][j] < min[j])
|
||||||
|
{
|
||||||
|
min[j] = inM[i][j];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if(inM[i][j] > max[j])
|
||||||
|
{
|
||||||
|
max[j] = inM[i][j];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return [min, max];
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// find the local coordinates for all the members of inM, within the bounding box inB
|
||||||
|
// returns a new Matrix of relative vectors
|
||||||
|
M.GlobalToLocal = function(inM, inB)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var dimensions = inB[0].length;
|
||||||
|
var i, j;
|
||||||
|
var outM = [];
|
||||||
|
var outV = [];
|
||||||
|
var size;
|
||||||
|
var min;
|
||||||
|
var denominator;
|
||||||
|
for(i=0; i<inM.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outV = [];
|
||||||
|
for(j=0; j<dimensions; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
denominator = inB[1][j] - inB[0][j];
|
||||||
|
if(denominator == 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outV[j] = inB[1][j];// if min and max are the same, just output max
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outV[j] = (inM[i][j] - inB[0][j])/denominator;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
outM.push(outV);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return outM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
// find the global coordinates for all the members of inM, within the bounding box inB
|
||||||
|
// returns a new Matrix of global vectors
|
||||||
|
M.LocalToGlobal = function(inM, inB)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var dimensions = inB[0].length;
|
||||||
|
var i, j;
|
||||||
|
var outM = [];
|
||||||
|
var outV = [];
|
||||||
|
var size;
|
||||||
|
var min;
|
||||||
|
for(i=0; i<inM.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outV = [];
|
||||||
|
for(j=0; j<dimensions; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outV[j] = inB[0][j] + inM[i][j] * (inB[1][j] - inB[0][j]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
outM.push(outV);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return outM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
/**************************
|
||||||
|
C L O U D
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
// return some number of points from inM as a new Matrix
|
||||||
|
M.Reduce = function(inM, inCount)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var largeGroupSize;
|
||||||
|
var largeGroupCount;
|
||||||
|
var smallGroupSize;
|
||||||
|
var outM = [];
|
||||||
|
|
||||||
|
largeGroupSize = Math.floor(inM.length/inM);
|
||||||
|
smallGroupSize = inM.length%inCount
|
||||||
|
for(i=0; i<inM-1; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
index = i*largeGroupSize + Math.floor(Math.random()*largeGroupSize);
|
||||||
|
outM.push( V.Clone(inM[index]) );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if(smallGroupSize != 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
index = i*largeGroupSize + Math.floor(Math.random()*smallGroupSize)
|
||||||
|
outM.push( V.Clone(inM[index]) );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return outM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// return a Matrix of length inCount, where all the members fall within the circle paramemters, including a bias
|
||||||
|
M.Circle = function(inCenter, inRadius, inBias, inCount)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var i, j;
|
||||||
|
var vector;
|
||||||
|
var length;
|
||||||
|
var outM = [];
|
||||||
|
|
||||||
|
for(i=0; i<inCount; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
//generate a random vector
|
||||||
|
vector = [];
|
||||||
|
for(j=0; j<inCenter.length; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
vector[j] = (Math.random() - 0.5);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
//normalize the vector
|
||||||
|
vector = V.Scale(vector, 1/V.Length(vector));
|
||||||
|
|
||||||
|
//set a random length (with a bias)
|
||||||
|
length = Math.pow(Math.random(), Math.log(inBias)/Math.log(0.5))*inRadius;
|
||||||
|
vector = V.Scale(vector, length);
|
||||||
|
|
||||||
|
//move the vector to the center
|
||||||
|
vector = V.Add(vector, inCenter);
|
||||||
|
|
||||||
|
outM.push(vector);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return outM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// return a Matrix of length inCount, where all the members fall within inBounds
|
||||||
|
M.Box = function(inBounds, inCount)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var vector;
|
||||||
|
var dimensions = inBounds[0].length;
|
||||||
|
var i, j;
|
||||||
|
var min, max;
|
||||||
|
var outM = [];
|
||||||
|
|
||||||
|
for(i=0; i<inCount; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
vector = [];
|
||||||
|
for(j=0; j<dimensions; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
min = inBounds[0][j];
|
||||||
|
max = inBounds[1][j];
|
||||||
|
|
||||||
|
vector[j] = min + Math.random()*(max - min);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
outM.push(vector);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return outM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
//combine all the matricies in inList into one long Matrix
|
||||||
|
M.Combine = function(inList)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var i, j;
|
||||||
|
var outM = [];
|
||||||
|
for(i=0; i<inList.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
for(j=0; j<inList[i].length; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
outM.push(V.Clone(inList[i][j]));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return outM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
PLEASE NOTE: These padding routines are unique to this library in that they
|
||||||
|
actually modify the input object(s) rather than returning modified copies!
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
// add a new component (set to '1') to each member of inM
|
||||||
|
M.Pad = function(inM)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var i;
|
||||||
|
for(i=0; i<inM.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
inM[i].push(1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return inM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
// remove the last component of each memeber of inM
|
||||||
|
M.Unpad = function(inM)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var i;
|
||||||
|
for(i=0; i<inM.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
inM[i].pop();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return inM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
// set the last component of each member of inM to 1
|
||||||
|
M.Repad = function(inM)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var i;
|
||||||
|
var last = inM[0].length-1;
|
||||||
|
for(i=0; i<inM.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
inM[i][last] = 1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return inM;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
</script>
|
||||||
|
|
||||||
|
<script>
|
||||||
|
var NN = {};
|
||||||
|
|
||||||
|
NN.TrainingSet = {};
|
||||||
|
NN.TrainingSet.Instances = [];
|
||||||
|
NN.TrainingSet.Create = function()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var obj = {};
|
||||||
|
|
||||||
|
obj.Input = [];
|
||||||
|
obj.Output = [];
|
||||||
|
obj.Order = [];
|
||||||
|
|
||||||
|
NN.TrainingSet.Instances.push(obj);
|
||||||
|
return obj;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
NN.TrainingSet.AddPoint = function(inTrainingSet, inType, inData)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
inTrainingSet.Input.push(inData);
|
||||||
|
inTrainingSet.Output.push(inType);
|
||||||
|
inTrainingSet.Order.push(inTrainingSet.Order.length);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
NN.TrainingSet.AddCloud = function(inTrainingSet, inLabel, inCloud)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var i;
|
||||||
|
for(i=0; i<inCloud.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
NN.TrainingSet.AddPoint(inTrainingSet, inLabel, inCloud[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
NN.TrainingSet.Randomize = function(inTrainingSet)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var newOrder = [];
|
||||||
|
var selection;
|
||||||
|
while(inTrainingSet.Order.length != 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
selection = Math.floor(inTrainingSet.Order.length * Math.random());
|
||||||
|
inTrainingSet.Order.splice(selection, 1);
|
||||||
|
newOrder.push(selection);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
inTrainingSet.Order = newOrder;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
NN.Layer = {};
|
||||||
|
NN.Layer.Create = function(sizeIn, sizeOut)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var i;
|
||||||
|
var min = [];
|
||||||
|
var max = [];
|
||||||
|
var obj = {};
|
||||||
|
|
||||||
|
sizeIn++;
|
||||||
|
|
||||||
|
obj.Forward = {};
|
||||||
|
for(i=0; i<sizeIn; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
min.push(-1);
|
||||||
|
max.push(1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
obj.Forward.Matrix = M.Box([min, max], sizeOut);
|
||||||
|
obj.Forward.StageInput = [];
|
||||||
|
obj.Forward.StageAffine = [];
|
||||||
|
obj.Forward.StageSigmoid = [];
|
||||||
|
obj.Forward.StageDerivative = [];
|
||||||
|
|
||||||
|
obj.Backward = {};
|
||||||
|
obj.Backward.Matrix = M.Transpose(obj.Forward.Matrix);
|
||||||
|
obj.Backward.StageInput = [];
|
||||||
|
obj.Backward.StageDerivative = [];
|
||||||
|
obj.Backward.StageAffine = [];
|
||||||
|
|
||||||
|
return obj;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
NN.Layer.Forward = function(inLayer, inInput)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
inLayer.Forward.StageInput = M.Pad(inInput); // Pad the input
|
||||||
|
inLayer.Forward.StageAffine = M.Transform(inLayer.Forward.Matrix, inLayer.Forward.StageInput);
|
||||||
|
inLayer.Forward.StageSigmoid = M.Sigmoid(inLayer.Forward.StageAffine);
|
||||||
|
|
||||||
|
return inLayer.Forward.StageSigmoid;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
NN.Layer.Error = function(inLayer, inTarget)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return M.Subtract(inLayer.Forward.StageSigmoid, inTarget);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
NN.Layer.Backward = function(inLayer, inInput)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
/* We need the derivative of the forward pass, but only during the backward pass.
|
||||||
|
That's why-- even though it "belongs" to the forward pass-- it is being calculated here. */
|
||||||
|
inLayer.Forward.StageDerivative = M.Derivative(inLayer.Forward.StageSigmoid);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* This transpose matrix is for sending the error back to a previous layer.
|
||||||
|
And again, even though it is derived directly from the forward matrix, it is only needed during the backward pass so we calculate it here.*/
|
||||||
|
inLayer.Backward.Matrix = M.Transpose(inLayer.Forward.Matrix);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* When the error vector arrives at a layer, it always needs to be multiplied (read 'supressed') by the derivative of
|
||||||
|
what the layer output earlier during the forward pass.
|
||||||
|
So despite its name, Backward.StageDerivative contains the result of this *multiplication* and not some new derivative calculation.*/
|
||||||
|
inLayer.Backward.StageInput = inInput;
|
||||||
|
inLayer.Backward.StageDerivative = M.Multiply(inLayer.Backward.StageInput, inLayer.Forward.StageDerivative);
|
||||||
|
inLayer.Backward.StageAffine = M.Transform(inLayer.Backward.Matrix, inLayer.Backward.StageDerivative);
|
||||||
|
|
||||||
|
return M.Unpad(inLayer.Backward.StageAffine);// Unpad the output
|
||||||
|
};
|
||||||
|
NN.Layer.Adjust = function(inLayer, inLearningRate)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var deltas;
|
||||||
|
var vector;
|
||||||
|
var scalar;
|
||||||
|
var i, j;
|
||||||
|
|
||||||
|
for(i=0; i<inLayer.Forward.StageInput.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
deltas = M.Outer(inLayer.Forward.StageInput[i], inLayer.Backward.StageDerivative[i]);
|
||||||
|
deltas = M.Scale(deltas, inLearningRate);
|
||||||
|
|
||||||
|
inLayer.Forward.Matrix = M.Subtract(inLayer.Forward.Matrix, deltas);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
NN.Layer.Stochastic = function(inLayer, inTrainingSet, inIterations)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
/* this method is ONLY for testing individual layers, and does not translate to network-level training */
|
||||||
|
var i, j;
|
||||||
|
var current;
|
||||||
|
var error;
|
||||||
|
for(i=0; i<inIterations; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
NN.TrainingSet.Randomize(inTrainingSet);
|
||||||
|
for(j=0; j<inTrainingSet.Order.length; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
current = inTrainingSet.Order[j];
|
||||||
|
NN.Layer.Forward(inLayer, [inTrainingSet.Input[current]]);
|
||||||
|
error = M.Subtract(inLayer.Forward.StageSigmoid, [inTrainingSet.Output[current]]);
|
||||||
|
NN.Layer.Backward(inLayer, error);
|
||||||
|
NN.Layer.Adjust(inLayer, 0.1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
NN.Network = {};
|
||||||
|
NN.Network.Instances = [];
|
||||||
|
NN.Network.Create = function()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var obj = {};
|
||||||
|
var i;
|
||||||
|
|
||||||
|
obj.Layers = [];
|
||||||
|
obj.LearningRate = 0.1;
|
||||||
|
obj.Error = [];
|
||||||
|
|
||||||
|
for(i=0; i<arguments.length-1; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
obj.Layers.push(NN.Layer.Create(arguments[i], arguments[i+1]));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
NN.Network.Instances.push(obj);
|
||||||
|
return obj;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
NN.Network.Observe = function(inNetwork, inBatch)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var input = M.Clone(inBatch);
|
||||||
|
var i;
|
||||||
|
for(i=0; i<inNetwork.Layers.length; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
input = NN.Layer.Forward(inNetwork.Layers[i], input);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return inNetwork.Layers[inNetwork.Layers.length-1].Forward.StageSigmoid;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
NN.Network.Error = function(inNetwork, inTraining)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return M.Subtract(inNetwork.Layers[inNetwork.Layers.length-1].Forward.StageSigmoid, inTraining);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
NN.Network.Learn = function(inNetwork, inError)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var input = inError;
|
||||||
|
var i;
|
||||||
|
for(i=inNetwork.Layers.length-1; i>=0; i--)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
input = NN.Layer.Backward(inNetwork.Layers[i], input);
|
||||||
|
NN.Layer.Adjust(inNetwork.Layers[i], inNetwork.LearningRate);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
NN.Network.Batch = function(inNetwork, inTrainingSet, inIterations)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var i;
|
||||||
|
for(i=0; i<inIterations; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
NN.Network.Observe(inNetwork, inTrainingSet.Input);
|
||||||
|
inNetwork.Error = NN.Network.Error(inNetwork, inTrainingSet.Output)
|
||||||
|
NN.Network.Learn(inNetwork, inNetwork.Error);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
NN.Network.Stochastic = function(inNetwork, inTrainingSet, inIterations)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
var i, j;
|
||||||
|
var current;
|
||||||
|
|
||||||
|
for(i=0; i<inIterations; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
NN.TrainingSet.Randomize(inTrainingSet);
|
||||||
|
for(j=0; j<inTrainingSet.Order.length; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
current = inTrainingSet.Order[j];
|
||||||
|
NN.Network.Observe(inNetwork, [inTrainingSet.Input[current]]);
|
||||||
|
inNetwork.Error = NN.Network.Error(inNetwork, [inTrainingSet.Output[current]]);
|
||||||
|
NN.Network.Learn(inNetwork, inNetwork.Error);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
</script>
|
||||||
|
|
||||||
|
<script>
|
||||||
|
let matrix1 = [
|
||||||
|
[-0.43662948305036675, -0.368590640707799, -0.23227179558890843],
|
||||||
|
[-0.004292653969505622, 0.38670055222186317, -0.2478421495365568],
|
||||||
|
[0.738181366836224, 0.3389203747353555, 0.4920200816404332]
|
||||||
|
];
|
||||||
|
|
||||||
|
let matrix2 = [
|
||||||
|
[0.7098703863463034, 0.35485944251238033, 0.7642849892333241, 0.03046174288491077],
|
||||||
|
[-0.30655426258144347, 0.45509633551425077, -0.5013795222004322, -0.3421292736637427]
|
||||||
|
];
|
||||||
|
|
||||||
|
let input = [
|
||||||
|
[ 0.1, 0.05],
|
||||||
|
[ 0.0, -0.06],
|
||||||
|
[ 0.99, 0.85],
|
||||||
|
[ 1.2, 1.05]
|
||||||
|
];
|
||||||
|
let output = [
|
||||||
|
[1, 0],
|
||||||
|
[1, 0],
|
||||||
|
[0, 1],
|
||||||
|
[0, 1]
|
||||||
|
];
|
||||||
|
|
||||||
|
let nn1 = NN.Network.Create(2, 3, 2);
|
||||||
|
nn1.Layers[0].Forward.Matrix = matrix1;
|
||||||
|
nn1.Layers[1].Forward.Matrix = matrix2;
|
||||||
|
nn1.LearningRate = 0.1;
|
||||||
|
//let logLayers = inNN => inNN.Layers.forEach(L=>console.log(L.Forward.Matrix));
|
||||||
|
|
||||||
|
NN.Network.Batch(nn1, {Input:input, Output:output}, 1000);
|
||||||
|
console.log(NN.Network.Observe(nn1, input));
|
||||||
|
|
||||||
|
</script>
|
10
m.test.js
10
m.test.js
@ -98,6 +98,7 @@ Deno.test("Single.Affine", ()=>
|
|||||||
assertEquals(t.length, 2, "correct dimensions");
|
assertEquals(t.length, 2, "correct dimensions");
|
||||||
assertEquals(t[0], 0.5)
|
assertEquals(t[0], 0.5)
|
||||||
assertEquals(t[1], 1.1, "correct placement");
|
assertEquals(t[1], 1.1, "correct placement");
|
||||||
|
console.log(t);
|
||||||
});
|
});
|
||||||
Deno.test("Single.Subtract", ()=>
|
Deno.test("Single.Subtract", ()=>
|
||||||
{
|
{
|
||||||
@ -136,6 +137,15 @@ Deno.test("Batch.Scale", ()=>
|
|||||||
assertEquals(t[0].length, 2, "correct dimensions");
|
assertEquals(t[0].length, 2, "correct dimensions");
|
||||||
assertEquals(t[1][0], 1.5, "correct placement");
|
assertEquals(t[1][0], 1.5, "correct placement");
|
||||||
});
|
});
|
||||||
|
Deno.test("Batch.Subtract", ()=>
|
||||||
|
{
|
||||||
|
const c = [[1, 2], [3, 4]];
|
||||||
|
const s = [[0.5, 0.5], [0.5, 0.5]];
|
||||||
|
const t = M.Batch.Subtract(c, s);
|
||||||
|
assertEquals(t.length, 2, "correct count");
|
||||||
|
assertEquals(t[0].length, 2, "correct dimensions");
|
||||||
|
assertEquals(t[1][0], 2.5, "correct placement");
|
||||||
|
});
|
||||||
Deno.test("Batch.Sigmoid", ()=>
|
Deno.test("Batch.Sigmoid", ()=>
|
||||||
{
|
{
|
||||||
const m = [[-1000, 1000]];
|
const m = [[-1000, 1000]];
|
||||||
|
9
m.ts
9
m.ts
@ -38,11 +38,18 @@ const Methods = {
|
|||||||
Pad: (inCloud:Cloud.M):Cloud.M=> {inCloud.forEach((row:Cloud.V)=> row.push(1)); return inCloud; },
|
Pad: (inCloud:Cloud.M):Cloud.M=> {inCloud.forEach((row:Cloud.V)=> row.push(1)); return inCloud; },
|
||||||
Unpad: (inCloud:Cloud.M):Cloud.M=> {inCloud.forEach((row:Cloud.V)=> row.pop()); return inCloud; }
|
Unpad: (inCloud:Cloud.M):Cloud.M=> {inCloud.forEach((row:Cloud.V)=> row.pop()); return inCloud; }
|
||||||
},
|
},
|
||||||
|
Test:
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Dot:(v1:Cloud.V, v2:Cloud.V):number=>
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return v1.reduce((sum, current, index)=> sum + current*v2[index]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
Single:
|
Single:
|
||||||
{
|
{
|
||||||
Subtract: (inV1:Cloud.V, inV2:Cloud.V):Cloud.V=> inV1.map((component, i)=> component-inV2[i]),
|
Subtract: (inV1:Cloud.V, inV2:Cloud.V):Cloud.V=> inV1.map((component, i)=> component-inV2[i]),
|
||||||
Multiply: (inV1:Cloud.V, inV2:Cloud.V):Cloud.V=> inV1.map((component, i)=> component*inV2[i]),
|
Multiply: (inV1:Cloud.V, inV2:Cloud.V):Cloud.V=> inV1.map((component, i)=> component*inV2[i]),
|
||||||
Affine: (inV:Cloud.V, inMatrix:Cloud.M):Cloud.V=> inMatrix.map((row:Cloud.V)=> row.reduce((sum, current, index)=> sum + current*inV[index]))
|
Affine: (inV:Cloud.V, inMatrix:Cloud.M):Cloud.V=> inMatrix.map((row:Cloud.V)=> row.reduce((sum, current, index)=> sum + current*inV[index], 0))
|
||||||
},
|
},
|
||||||
Batch:
|
Batch:
|
||||||
{
|
{
|
||||||
|
91
nn.test.js
91
nn.test.js
@ -1,61 +1,52 @@
|
|||||||
import { assert, assertEquals } from "https://deno.land/std@0.102.0/testing/asserts.ts";
|
import { assert, assertEquals } from "https://deno.land/std@0.102.0/testing/asserts.ts";
|
||||||
import { Label, Forward, Backward } from "./nn.ts";
|
import { Split, Build, Label, Learn, Check } from "./nn.ts";
|
||||||
import { default as M } from "./m.ts";
|
|
||||||
|
|
||||||
const input = [
|
let data = [
|
||||||
[ 0.1, 0.05],
|
[ 0.10, 0.05, 0, 1],
|
||||||
[ 0.0, -0.06]
|
[ 0.00, -0.06, 0, 1],
|
||||||
[ 0.99, 0.85],
|
[ 0.99, 0.85, 1, 0],
|
||||||
[ 1.2, 1.05]
|
[ 1.20, 1.05, 1, 0]
|
||||||
];
|
];
|
||||||
|
let columns = [2, 3];
|
||||||
|
let input, output;
|
||||||
|
let layers = [];
|
||||||
|
|
||||||
const training = [];
|
Deno.test("NN.Split", ()=>
|
||||||
const stages = [];
|
{
|
||||||
const layers = [];
|
[input, output] = Split(data, columns);
|
||||||
|
assert(input);
|
||||||
|
assert(output);
|
||||||
|
assertEquals(input.length, output.length, "data split into equal input and output");
|
||||||
|
|
||||||
|
assertEquals(input[0].length, 3, "padded input");
|
||||||
|
assertEquals(output[0].length, 2, "unpadded output");
|
||||||
|
});
|
||||||
|
|
||||||
|
Deno.test("NN.Build", ()=>
|
||||||
|
{
|
||||||
|
layers = Build(2, 5, 2);
|
||||||
|
|
||||||
|
assertEquals(layers.length, 2, "correct number of matrices");
|
||||||
|
assertEquals(layers[0][0].length, input[0].length, "input: padded input");
|
||||||
|
assertEquals(layers[0].length, 5, "input: unpadded output");
|
||||||
|
|
||||||
|
assertEquals(layers[1][0].length, 6, "hidden: padded input");
|
||||||
|
assertEquals(layers[1].length, output[0].length, "hidden: unpadded output");
|
||||||
|
});
|
||||||
|
|
||||||
Deno.test("NN.Label", ()=>
|
Deno.test("NN.Label", ()=>
|
||||||
{
|
{
|
||||||
Label(training,
|
let labels = Label(input, layers);
|
||||||
[
|
assertEquals(labels.length, output.length);
|
||||||
[ 0.1, 0.05],
|
assertEquals(labels[0].length, output[0].length);
|
||||||
[ 0.0, -0.06]
|
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||||||
],
|
|
||||||
[1]);
|
|
||||||
Label(training,
|
|
||||||
[
|
|
||||||
[ 0.99, 0.85],
|
|
||||||
[ 1.2, 1.05]
|
|
||||||
],
|
|
||||||
[0]);
|
|
||||||
stages.push(training[0]);
|
|
||||||
console.log(training);
|
|
||||||
assertEquals(training.length, 2, "input and output sets created");
|
|
||||||
assertEquals(training[0].length, training[1].length, "both sets have same length");
|
|
||||||
assertEquals(training[0][0].length, 3, "padded input component");
|
|
||||||
assertEquals(training[1][0].length, 1, "unchanged label vector");
|
|
||||||
});
|
});
|
||||||
|
|
||||||
Deno.test("NN.Backward", ()=>
|
Deno.test("NN.Learn", ()=>
|
||||||
{
|
{
|
||||||
|
let error = Learn(input, layers, output, 1000, 0.1);
|
||||||
layers.push(M.Create.Box([0, 0, 0], [1, 1, 1], 4));
|
assertEquals(error.length, output.length);
|
||||||
layers.push(M.Create.Box([0, 0, 0, 0, 0], [1, 1, 1, 1, 1], 1));
|
let total = 0;
|
||||||
|
let count = error.length*error[0].length;
|
||||||
let copy1 = M.Create.Clone(layers[0]);
|
error.forEach(row=> row.forEach(component=> total+=Math.abs(component)));
|
||||||
let copy2 = M.Create.Clone(layers[1]);
|
assert(total/count < 0.3);
|
||||||
|
|
||||||
for(let i=0; i<1000; i++)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
Backward(stages, layers, training[1], 0.1);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
assert(layers[0][0][0] != copy1[0][0][0], "first matrix has changed");
|
|
||||||
assert(layers[1][0][0] != copy2[0][0][0], "second matrix has changed");
|
|
||||||
});
|
});
|
||||||
|
|
||||||
Deno.test("NN.Forward", ()=>
|
|
||||||
{
|
|
||||||
console.log(Forward(stages, layers));
|
|
||||||
console.log(training[1]);
|
|
||||||
});
|
|
||||||
|
|
||||||
|
99
nn.ts
99
nn.ts
@ -1,53 +1,78 @@
|
|||||||
import { default as M, Cloud } from "./m.ts";
|
import { default as M, Cloud } from "./m.ts";
|
||||||
export type N = Array<Array<Array<number>>>
|
export type N = Array<Array<Array<number>>>
|
||||||
|
|
||||||
const Label = (inSet:any, inData:Cloud.M, inLabel:Cloud.V):N =>
|
const Forward = (inData:Cloud.M, inLayers:N):N =>
|
||||||
{
|
|
||||||
if(!inSet){inSet = [[], []];}
|
|
||||||
if(inSet.length == 0){inSet.push([]);}
|
|
||||||
if(inSet.length == 1){inSet.push([]);}
|
|
||||||
|
|
||||||
inData.forEach((row:Cloud.V) =>
|
|
||||||
{
|
|
||||||
row.push(1);
|
|
||||||
inSet[0].push(row);
|
|
||||||
inSet[1].push(inLabel);
|
|
||||||
});
|
|
||||||
return inSet;
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
const Forward = (inStages:N, inLayers:N):Cloud.M =>
|
|
||||||
{
|
{
|
||||||
let i:number;
|
let i:number;
|
||||||
let process = (index:number):Cloud.M => M.Batch.Sigmoid(M.Batch.Affine(inStages[index], inLayers[index]));
|
let stages:N = [inData];
|
||||||
|
let process = (index:number):Cloud.M => M.Batch.Sigmoid(M.Batch.Affine(stages[index], inLayers[index]));
|
||||||
|
|
||||||
for(i=0; i<inLayers.length-1; i++)
|
for(i=0; i<inLayers.length-1; i++){ stages[i+1] = M.Mutate.Pad(process(i)); }
|
||||||
{
|
stages[i+1] = process(i);
|
||||||
inStages[i+1] = M.Mutate.Pad(process(i));
|
return stages;
|
||||||
}
|
|
||||||
inStages[i+1] = process(i);
|
|
||||||
return inStages[i+1];
|
|
||||||
};
|
};
|
||||||
const Backward = (inStages:N, inLayers:N, inGoals:Cloud.M, inRate:number):void =>
|
const Backward = (inStages:N, inLayers:N, inGoals:Cloud.M, inRate:number):N =>
|
||||||
{
|
{
|
||||||
let i:number;
|
let i:number;
|
||||||
let errorBack:Cloud.M = M.Batch.Subtract(Forward(inStages, inLayers), inGoals);
|
let errorBack:Cloud.M = M.Batch.Subtract(inStages[inStages.length-1], inGoals);
|
||||||
|
|
||||||
for(i=inLayers.length-1; i>=0; i--)
|
for(i=inLayers.length-1; i>=0; i--)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
let layerMatrix:Cloud.M = inLayers[i];
|
let errorScaled:Cloud.M = M.Batch.Multiply(errorBack, M.Batch.Derivative(inStages[i+1]));
|
||||||
let layerInput:Cloud.M = inStages[i];
|
errorBack = M.Batch.Affine(errorScaled, M.Create.Transpose(inLayers[i]));
|
||||||
let layerOutput:Cloud.M = inStages[i+1];
|
errorScaled.forEach((inScaledError:Cloud.V, inIndex:number)=>
|
||||||
|
{
|
||||||
let errorScaled:Cloud.M = M.Batch.Multiply(errorBack, M.Batch.Derivative(layerOutput));
|
inLayers[i] = M.Batch.Subtract(
|
||||||
|
inLayers[i],
|
||||||
errorBack = M.Batch.Affine(errorScaled, M.Create.Transpose(layerMatrix));
|
M.Batch.Scale(M.Create.Outer(inStages[i][inIndex], inScaledError), inRate)
|
||||||
errorScaled.forEach((inScaledError:Cloud.V, inIndex:number)=> {
|
);
|
||||||
const deltas = M.Batch.Scale(M.Create.Outer(layerInput[inIndex], inScaledError), inRate);
|
|
||||||
layerMatrix = M.Batch.Subtract(layerMatrix, deltas);
|
|
||||||
});
|
});
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
return inLayers;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
const Split = (inTrainingSet:Cloud.M, inHeaderLabel:Cloud.V, inHeaderKeep:Cloud.V = []):N =>
|
||||||
|
{
|
||||||
|
let data:Cloud.M = [];
|
||||||
|
let label:Cloud.M = [];
|
||||||
|
if(!inHeaderKeep.length)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
inTrainingSet[0].forEach( (item:number, index:number)=> inHeaderLabel.includes(index) ? false : inHeaderKeep.push(index) );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
inTrainingSet.forEach((row:Cloud.V):void =>
|
||||||
|
{
|
||||||
|
let vectorData = [ ...inHeaderKeep.map((i:number)=>row[i]), 1];
|
||||||
|
let vectorLabel = inHeaderLabel.map((i:number)=>row[i])
|
||||||
|
data.push( vectorData );
|
||||||
|
label.push( vectorLabel );
|
||||||
|
});
|
||||||
|
return [ data, label ];
|
||||||
|
};
|
||||||
|
const Build = (...inLayers:Array<number>):N =>
|
||||||
|
{
|
||||||
|
let i:number;
|
||||||
|
let output:N = [];
|
||||||
|
let rand = (inDimensions:number, inCount:number):Cloud.M => M.Create.Box( new Array(inDimensions).fill(-1), new Array(inDimensions).fill(1), inCount);
|
||||||
|
for(i=0; i<inLayers.length-1; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
output.push(rand( inLayers[i]+1, inLayers[i+1]));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return output;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
const Label = (inData:Cloud.M, inLayers:N):Cloud.M =>
|
||||||
|
{
|
||||||
|
let stages:N = Forward(inData, inLayers);
|
||||||
|
return stages[stages.length-1];
|
||||||
|
};
|
||||||
|
const Learn = (inData:Cloud.M, inLayers:N, inLabels:Cloud.M, inIterations:number, inRate:number):Cloud.M =>
|
||||||
|
{
|
||||||
|
let stages:N = [];
|
||||||
|
for(let i=0; i<inIterations; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
stages = Forward(inData, inLayers);
|
||||||
|
Backward(stages, inLayers, inLabels, inRate);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return M.Batch.Subtract(stages[stages.length-1], inLabels);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
const Check = (inData:Cloud.M, inLayers:N, inLabels:Cloud.M):Cloud.M => Learn(inData, inLayers, inLabels, 1, 0);
|
||||||
|
|
||||||
export { Label, Forward, Backward };
|
export { Split, Build, Label, Learn, Check, Forward, Backward };
|
||||||
export type { Cloud };
|
|
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