AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL MECATRÓNICA INGENIER ÍA MECATRÓNICA CARRERA: INGENIERÍA NIVEL: OCTAVO NIVEL: OCTAVO NOMBRE:
David Fabrizzio Ló!z
FECHA: 25 FECHA: 25 / 05 / 2015
TEMA: ENTRENAMIENTO DE PERCEPTRON PARA RED NEURONAL DE LA COMPUERTA XOR
1. OB OBJE JETI TIVO VO GENE GENERA RAL: L:
E"#r!"ar $" !r%!#ro" ara &a r!d "!$ro"a& d! &a %o'$!r#a (OR
•
1.1.
OBJETIVOS ESPECIFICOS: •
• •
R!a&izar $" )%ri# do"d! )! $!da %r!ar* !"#r!"ar $"a RNA d! &a %o'$!r#a (OR E"#r!"ar !& !r%!#ro" ara &a %o'$!r#a (OR '!dia"#! ""#oo& E"#r!"ar !& !r%!#ro" ara &a %o'$!r#a (OR '!dia"#! "")#ar#
2. MARC MARCO O TEO TEORI RICO CO::
Percepr!" E& !r%!#ró" d!"#ro d!& %a'o d! &a) r!d!) "!$ro"a&!) #i!"! do) a%! a%!%i %io" o"!) !)++ ,$!d ,$!d! ! r!-! r!-!ri rir) r)! ! a $" #io #io d! r!d r!d "!$r "!$ro" o"a& a& ar#i ar#i-i-i%i %ia& a& d!)arro&&ado or Fra". Ro)!"b&a##+ d!"#ro d! &a 'i)'a #!ora d! Ro)!" Ro)!"b&a b&a##+ ##+ Ta'bi" 'bi" $!d! $!d! !"#!" !"#!"d! d!r)! r)! %o'o %o'o &a "!$ro "!$ro"a "a ar#i-i% ar#i-i%ia& ia& $"idad b3)i%a d! i"-!r!"%ia !" -or'a d! di)%ri'i"ador &i"!a&* !) d!%ir* $" a&4ori#'o %aaz d! 4!"!rar $" %ri#!rio ara )!&!%%io"ar $" )$b 4r$o* d! $" 4r$o d! %o'o"!"#!) '3) 4ra"d!+ La &i'i#a%ió" d! !)#! a&4ori#'o !) 6$! )i dib$7a'o) !" $" &o# !)#o) !&!'!"#o)* )! d!b!" od!r )!arar %o" $" 8i!r&a"o &o) !&!'!"#o) 9d!)!ado)9 d! &o) 9"o d!)!ado)9+ E& !r%!#ró" $!d! $#i&izar)! %o" o#ro) !r%!#ro"!) $ o#ro #i #io d! "!$r "!$ro o"a ar#ir#i-i% i%ia ia&* &* ara -or' -or'ar ar r!d! r!d!)) "!$ro !$ro"a "a&! &!)) '3) '3) %o'&i%ada)+
Ilustración 1. Perceptron con dos entradas
:;i.i!dia* 2015< C!#$"%! ""&$r
Ma#&ab N!$ra& N!#=or. Too&bo> roor%io"a 8!rra'i!"#a) ara !& di)!?o* &a i'&!'!"#a%ió"* &a vi)$a&iza%ió" &a )i'$&a%ió" d! r!d!) "!$ro"a&!)+
E) %o'a#ib&! %o" r!d!) -!!d-or=ard* r!d!) d! ba)! radia&* r!d!) di"3'i%a)* 'aa) a$#oor4a"izado) o#ro) aradi4'a) d! r!d robada)+ Va'o) a )!4$ir !7!'&o) d! Ma#&ab ara ar!"d!r a $#i&izar %$a#ro 8!rra'i!"#a) 4r3-i%a) ara &a -or'a%ió" d! r!d!) "!$ro"a&!) ara )o&$%io"ar rob&!'a) !" &a -$"%ió" d! a7$)#!* r!%o"o%i'i!"#o d! a#ro"!) :%&$)#!ri"4* )!ri!) d! #i!'o or )$ %$!"#a<
,ara i"i%iar !& #io d! i"#!r-az 4r3-i%a d! $)$ario 'a!)#ro N")#ar# •
Ilustración 2. nnstar command
E)#o "o) !r'i#! a%%!d!r a &a) i"#!r-a%!) 4r3-i%a) d! $)$ario ara &a) )i4$i!"#!) #ar!a) F$"%ió" d! a7$)#! R!%o"o%i'i!"#o d! a#ro"!) A4r$a'i!"#o d! da#o) A"3&i)i) d! )!ri!) #!'ora&!) La )!4$"da -or'a d! $#i&izar &a %a7a d! 8!rra'i!"#a) !) a #rav) d! &a o!ra%ió" d! &"!a d! %o'a"do)* 6$! "o va'o) a %$brir+ • • • •
Lo) a)o) !)#3"dar !" !& di)!?o d! $" NN !" Ma#&ab )o"@ R!%o&!%#ar da#o) Cr!ar &a r!d Co"-i4$rar &a r!d I"i%ia&izar &o) !)o) )!)4o) Caa%i#ar a &a r!d Va&idar &a r!d #i&i%! &a r!d • • • • • • •
Ilustración 3. Introducción a nnstart
Ilustración 4. Selección de entradas y objetivos
Ilustración 5.Datos de Validación y Prueba
Ilustración . !r"uitectura de la red
Ilustración #. $ntrenamiento de una red
Ilustración %. Datos del $ntrenamiento
Ilustración &. 'rabar resultados
:Ra"4a* 201B< C!#p'er$ (OR
La $!r#a (OR* %o'$!r#a (OR $ OR !>%&$)iva !) $"a $!r#a &ó4i%a di4i#a& 6$! i'&!'!"#a !& o !>%&$)ivo !) d!%ir* $"a )a&ida v!rdad!ra :1/IG< r!)$&#a )i $"a* )o&o $"a d! &a) !"#rada) a &a $!r#a !) v!rdad!ra+ i a'ba) !"#rada) )o" -a&)a) :0/LO;< o a'ba) )o" v!rdad!ra)* r!)$&#a !" $"a )a&ida -a&)a+ La (OR r!r!)!"#a &a -$"%ió" d! &a d!)i4$a&dad* !) d!%ir* &a )a&ida !) v!rdad!ra )i &a) !"#rada) "o )o" i4$a&!)* d! o#ro 'odo !& r!)$&#ado !) -a&)o+ "a 'a"!ra d! r!%ordar (OR !) 9$"o o !& o#ro* !ro "o a'bo)9+
(abla 1. )ompuerta *+,
:;i.i!dia* 2015<
). DESARROLLO:
).1.
Me%*$"e Scr*p M$+$, •
!&!%%io"ar $" "$!vo %ri# !" Ma#&ab ara r!a&izar &a ro4ra'a%ió" %orr!)o"di!"#! ara !& !"#r!#!"i'i!"#o d! &a r!d "!$ro"a& d! &a %o'$!r#a (OR+ D!%&arar &a) !"#rada) !& ob7!#ivo %o'o )! i"di%a !" &a #ab&a 1+ O !" a"!>o)
•
E) '$ i'or#a"#! %orr!r !& ro4ra'a 8a)#a ob#!"!r &a )a&ida d!)!ada !) d!%ir !"#r!"ar a &a r!d 8a)#a 6$! &a )a&ida )!a &a 6$! )! d!)!! %o'o )! i"di%a !" &a i&$)#ra%ió"
Ilustración 1-. Salidas de la red neuronal mediante Script atlab
).2.
Me%*$"e ""!!+
D!%&arar &a) variab&!) d! !"#rada d! )a&ida !" &a v!"#a"a d! %o'a"do)
Ilustración 11. $ntrada y +bjetivo *+,
Di4i#ar !& %o'a"do d! Ma#&ab ""!!+ !& %$a& "o) dar3 &a )i4$i!"#! i"#!r-az
Ilustración 12. Inter/a0 nntool
E" &a %$a& !" i'or# )! i"di%ara &a) !"#rada) !& ob7!#ivo d!)!ado
Ilustración 13. Importada las entradas correctamente
Ilustración 14. Importada el objetivo correctamente
Dar %&i% !" "!= do"d! )! i"di%ara !& "o'br! d! &a r!d ad!'3) )! i"di%ara &a) !"#rada) !& ob7!#ivo
Ilustración 15. )reación de datos de red
•
Dar %&i% !" o. %&o)! &o 6$! r!#or"ara a &a i&$)#ra%ió" 12+ Do"d! )! )!&!%%io"a &a r!d )! da %&i% !" o!" &a %$a& )! abrir3 &a )i4$i!"#! a"#a&&a
Ilustración 1. ,ed creada nntool •
E&!4ir Trai"* )!&!%%io"ar &a i"$#* !& #ar4!#* #a'bi" %o&o%ar di)#i"#o) "o'br!) a &a )a&ida a& !rror )!&!%%io"ar Trai" N!#=or.* !)#o !) ara 6$! )! d !& !"#r!"a'i!"#o d! &a r!d "!$ro"a&+
Ilustración 1#. $ntrenamiento de la ,ed •
R!4r!)ar a& Da#a Ma"a4!r* )!&!%%io"ar &a )a&ida dar %&i% !" O!"+ A6$ d!b!" aar!%!r &o) va&or!) d! 6$! %orr!)o"d!" a &a )a&ida+
Ilustración 1%. Inter/a0 de salida nntool
Ilustración 1&. Datos de Salida
).).
Me%*$"e ""&$r
•
Cr!ar $" )%ri# !" !& )o-#=ar! d! Ma#&ab %o" &a ro4ra'a%ió" 6$! )! i"di%a !" !& a"!>o* ara &a !"#rada+ "a v!z %r!ada) &a) !"#rada) !& ob7!#ivo d! "$!)#ra r!d ro%!d!'o) !" &a v!"#a"a d! %o'a"do) i")!r#ar !& %o'a"do "")#ar A %o"#i"$a%ió" "o) )a&dr3 &a )i4$i!"#! a"#a&&a
Ilustración 2-. Inicio nnstart • •
Dar %&i% !" &a ri'!ra o%ió" %o'o )! i"di%a !" &a i&$)#ra%ió" 20 A %o"#i"$a%ió" )! 'o)#rara &a )i4$i!"#! a"#a&&a
Ilustración 21. Introducción a la red •
•
La i&$)#ra%ió" 21+ I"di%a &o 6$! !) &a i"#rod$%%ió" a &a r!d )! da %&i% !" "!># %o'o )! i"di%a !" &a 'i)'a i&$)#ra%ió" Co"#i"$a"do dar3 &a )i4$i!"#! a"#a&&a
•
•
Ilustración 22. Selección de datos
E" &a i&$)#ra%ió" 22+ ! !&i4! &o) ar3'!#ro) a"#!) a %r!ado) or '!dio d!& )%ri#* !)#o !) &a) !"#rada) &o) ob7!#ivo) )! %o"#i"$a A %o"#i"$a%ió" aar!%!r3 &a )i4$i!"#! a"#a&&a
•
•
Ilustración 23. Datos de validación y prueba
!&!%%io"ar &o) da#o) &o) %$a&!) )o" !& or%!"#a7! d! !"#r!"a'i!"#o * &a va&ida%ió" !& !"#r!"a'i!"#o ara 6$! "$!)#ra r!d )! !"#r!"! %orr!%#a'!"#! "a v!z dado %&i% !" "!># aar!%!r3 &a )i4$i!"#! v!"#a"a+
•
•
Ilustración 24. !r"uitectura de la red
E" !)#a a"#a&&a )! $!d! d!-i"ir &a ar6$i#!%#$ra 6$! va a #!"!r &a r!d !) d!%ir !& "H'!ro d! "!$ro"a) 6$! &a r!d va a o)!!r* !)#o !) '$ i'or#a"#! ara !& !"#r!"a'i!"#o d! &a 'i)'a+ A %o"#i"$a%ió" )! da %&i% !" "!># aar!%!r3 &a )i4$i!"#! a"#a&&a
•
Ilustración 25. $ntrenar la red
E)#a a"#a&&a &o 6$! "o) !r'i#! !) !"#r!"ar &a r!d %o" &o) ar3'!#ro) r!via'!"#! %o"-i4$rado)* &o 6$! )! 8a%! !) dar %&i% !" Trai" %o'o )! i"di%a !" &a i&$)#ra%ió" a %o"#i"$a%ió" ob#!"dr!'o) &a )i4$i!"#! a"#a&&a
Ilustración 2. Datos del entrenamiento •
•
E)#a a"#a&&a i"di%a &o) di)#i"#o) da#o) 6$! #$vo "$!)#ra r!d ara )!r !"#r!"ada %o'o !& "H'!ro d! i#!ra%io"!)* !& #i!'o* !#%+ R!#or"a"do a &a i&$)#ra%ió" 25+ ! da %&i% !" "!># aar!%!r3 &a )i4$i!"#! a"#a&&a
•
•
Ilustración 2#. $valuación de la red
E" !)#a a"#a&&a &o 6$! )! 8a%! !) )!&!%%io"ar "$!va'!"#! &a) !"#rada) &o) ob7!#ivo) d!-i"ido) !" ri'!ra i")#a"%ia* 8abi&i#3"do)! &a o%ió" ara !va&$ar &a r!d A %o"#i"$a%ió" dar %&i% !" "!>#* aar!%!r3 &a )i4$i!"#! a"#a&&a
Ilustración 2%. 'uardar los resultados
•
•
Fi"a&'!"#! aar!%!r3 &a a"#a&&a ara 4rabar &o) r!)$&#ado) d! &a r!d dar %&i% !" 4rabar ! ir a &a v!"#a"a d! %o'a"do) E)%ribir )a&ida) ara vi)$a&izar &a) )a&ida) 6$! )! ob#i!"! d!& !"#r!"a'i!"#o d! &a r!d %o'o i"di%a &a i&$)#ra%ió" 2+
Ilustración 2&. Salidas del sistema
E" !)#! %a)o dio &a) )a&ida) %orr!%#a) a 6$! r!via'!"#! a )! !"#r!"ó %o" di)#i"#o) va&or!) 8a)#a &&!4ar 8a)#a &a r!)$!)#a !" %a)o d! 6$! &a )a&ida vari o "o )!a i4$a& a &o) ob7!#ivo) r!4r!)ar a &a i&$)#ra%ió" 2J dar a#r3) 8a)#a &&!4ar a &a i&$)#ra%ió" 2K+ variar &o) ar3'!#ro)* )!4$ir !& 'i)'o ro%!di'i!"#o !ro varia"do &o) da#o) #a"#o d! &a) i&$)#ra%io"!) 2K 2B+ a)#a ob#!"!r &o) va&or!) d!)!ado)
•
,ara vi)$a&izar !& !rror 6$! )! #i!"! !" &a )a&ida )! 8a%! !& 'i)'o ro%!di'i!"#o !" &a v!"#a"a d! %o'a"do) )! o"! !rror a %o"#i"$a%ió" dar3 &a )i4$i!"#! a"#a&&a
Ilustración 3-. $rror del sistema
,ara !va&$ar !) d!%ir v!ri-i%ar 6$! &o) va&or!) d! "$!)#ra )a&ida )!a" &o) %orr!%#o) dado !"#rada) )! $#i&iza !& %o'a"do > )i':"!#*1111< !)#! !) $" !7!'&o ara &a) di)#i"#a) !"#rada) ir %a'bia"do v!r !& r!)$&#ado 6$! dar3 A& !)#ar bi!" !"#r!"ada &a r!d "o) dar3 &o) va&or!) %orr!)o"di!"#!) a &a )a&ida 6$! )! d!)!a
-. ANALISIS DE RESULTADOS: -.1. Me%*$"e Scr*p %e M$+$,
(abla 2. ,esultados ediante Script de atlab
ENTRADAS
0
1
0
1
0
1
0
1
SA LI DA V.
0
1
1
0
SA LI DA R. 0, 00 3 1, 00 01 1, 00 5 0, 00 5
ER RO R
0, 03
0, 01
0, 5
0, 05
ERROR 12 10 8 6 4 2 0 0
2
4
6
8
10
12
Ilustración 31. $rror mediante Script de atlab
-.2.
Me%*$"e ""!!+
E)#! '#odo "o -$"%io"a a 6$! &o) va&or!) d! )a&ida "o %orr!)o"d!" a &o) d!)!ado) d!bido a 6$! "o !) &i"!a&'!"#! )!arab&! !) "!%!)ario o%$ar $" !r%!#ro" '$&#i%aa
-.).
Me%*$"e ""&$r
(abla 3. ,esultado Valores )onocidos
ENTRADAS
0
0
1
1
0
1
0
1
SA LI DA
0
1
1
0
ER RO R 5, 3 5, 6 19 ,9 4, 1
ERROR 12 10 8 6 4 2 0 0
2
4
6
8
10
12
Ilustración 32. $rror en el sistema
. CONCLUSIONES: •
•
•
La ar#! d! da#o) d! va&ida%ió" d! r$!ba !) '$ i'or#a"#! a 6$! a6$ )! d!b! o"!r &o) va&or!) "!%!)ario) ara 6$! &a r!d )! !"#r!"! %orr!%#a'!"#! E& "H'!ro d! "!$ro"a) #a'bi" #i!"! $"a r!&a%ió" dir!%#a ara !& !"#r!"a'i!"#o d! &a r!d a 6$! d! !)#o #a'bi" d!!"d! &o) r!)$&#ado) !)!rado) Lo) va&or!) d! &a )a&ida a& $#i&izar !& %o'a"do ""#oo& "o %orr!)o"d!" a& d!)!ado* !)#o )$%!d! or6$! "o !) &i"!a&'!"#! )!arab&!* ara r!)o&v!r !)#a )! "!%!)i#a d! $" !r%!#ró" '$&#i%aa
/. RECOMENDACIONES: •
•
•
$)%ar %orr!%#a'!"#! !& or%!"#a7! d! !"#r!"a'i!"#o !& "H'!ro d! "!$ro"a) 6$! o)!!r3 &a r!d a 6$! d! !)#o d!!"d!r3 &a )a&ida d!& )i)#!'a+ V!ri-i%ar 6$! !& !rror )!a '$ !6$!?o d! #a& 'a"!ra 6$! "o) a)!4$r! 6$! &a r!d !)#3 bi!" !"#r!"ada+ V!ri-i%ar ad!%$ada'!"#! #odo) &o) %o'a"do) !)!%ia&'!"#! ""#oo& "")#ar# ara od!r !"#r!"ar r!d!) ad!%$ada'!"#! )i !) o)ib&! $)ar&o) ara #!"!r r!)$&#ado) !-i%i!"#!)
0. BIBLIOGRAFIA: •
•
Ra"4a* R+ :201B* Abri& 05<+ R!#ri!v!d Mao 25* 2015* -ro' 8##@//===+!"#+'r#+a%+&./Pra"4a/%o$r)!)/!%)!515Q201B/L020)i"4 20Ma#&ab20N!$ra&20N!#=or.)20Too&bo>+#>+ ;i.i!dia+ :2015* Mao 11<+ Wikipedia. R!#ri!v!d Mao 2S* 2015* -ro' 8##@//!)+=i.i!dia+or4/=i.i/,!r%!#rCKK"
. ANE(OS Me%*$"e Scr*p e" M$+$,
r!d"!=--:0 10 1*2 1*U&o4)i4U*U&o4)i4U< D!-i"ir &a !"#rada* )a&ida -$"%ió" d! a%#iva%ió"+ !"#rada1 1 0 01 0 1 0 D!-i"ir E"#rada) ob7!#ivo0 1 1 0 D!-i"ir &o 6$! o 6$i!ro %o")!4$ir* !) d!%ir d!#!r'i"ar !& ob7!#ivo+ )a&ida)i':r!d* !"#rada< D!-i"ir a&ida* &o 6$! &a R!d '! va a dar a &a a&ida+ &o#:ob7!#ivo*U(U< 8o&d o" &o#:)a&ida*UU< r!d+I;1*1 ! $!d! v!r &o) !)o) d! &a R!d N!$ro"a&+ r!d+L;2*1 "!#+b110+5 "!#+b121 r!d#rai":r!d*!"#rada*ob7!#ivo< E"#r!"ar a &a R!d A$#o'3#i%a'!"#!+ )a&ida)i':r!d*!"#rada< &o#:)a&ida*UbU<
Me%*$"e ""&$r
r!d"!=--:0 10 1*1 1*U&o4)i4U*U&o4)i4U< %r!a%io" r!d !"#rada0 0 0 1 1 0 1 1 !"#rada d! &a r!d ob7!#ivo0 1 1 0 )a&ida d!)!ada or &a r!d )a&ida)i':r!d*!"#rada< )i'$&ar &a r!d
o&v! a" I"$#O$#$# Fi##i"4 rob&!' =i#8 a N!$ra& N!#=or. %ri# 4!"!ra#!d b NFTOOL Cr!a#!d T$! Ma 2S 00@5J@10 COT 2015 T8i) )%ri# a))$'!) #8!)! variab&!) ar! d!-i"!d@
!"#rada i"$# da#a+ ob7!#ivo #ar4!# da#a+
> !"#radaU # ob7!#ivoU
Cr!a#! a Fi##i"4 N!#=or. 8idd!"La!riz! J "!# -i#"!#:8idd!"La!riz!<
C8oo)! I"$# a"d O$#$# ,r!/,o)#,ro%!))i"4 F$"%#io") For a &i)# o- a&& ro%!))i"4 -$"%#io") #!@ 8!& ""ro%!)) "!#+i"$#+ro%!))F%") Ur!'ov!%o")#a"#ro=)U*U'a'i"'a>U "!#+o$#$#+ro%!))F%") Ur!'ov!%o")#a"#ro=)U*U'a'i"'a>U
!#$ Divi)io" o- Da#a -or Trai"i"4* Va&ida#io"* T!)#i"4 For a &i)# o- a&& da#a divi)io" -$"%#io") #!@ 8!& ""divid! "!#+divid!F%" Udivid!ra"dU Divid! da#a ra"do'& "!#+divid!Mod! U)a'&!U Divid! $ !v!r )a'&! "!#+divid!,ara'+#rai"Ra#io 0/100 "!#+divid!,ara'+va&Ra#io 5/100 "!#+divid!,ara'+#!)#Ra#io 5/100
For 8!& o" #rai"i"4 -$"%#io" U#rai"&'U #!@ 8!& #rai"&' For a &i)# o- a&& #rai"i"4 -$"%#io") #!@ 8!& ""#rai" "!#+#rai"F%" U#rai"&'U L!v!"b!r4Mar6$ard#
C8oo)! a ,!r-or'a"%! F$"%#io" For a &i)# o- a&& !r-or'a"%! -$"%#io") #!@ 8!& ""!r-or'a"%! "!#+!r-or'F%" U')!U M!a" )6$ar!d !rror
C8oo)! ,&o# F$"%#io") For a &i)# o- a&& &o# -$"%#io") #!@ 8!& ""&o# "!#+&o#F%") U&o#!r-or'U*U&o##rai")#a#!U*U&o#!rr8i)#U* +++ U&o#r!4r!))io"U* U&o#-i#U
Trai" #8! N!#=or. "!#*#r #rai":"!#*>*#<
T!)# #8! N!#=or. "!#:>< ! 4)$b#ra%#:#*< !r-or'a"%! !r-or':"!#*#*<
R!%a&%$&a#! Trai"i"4* Va&ida#io" a"d T!)# ,!r-or'a"%! #rai"Tar4!#) # +W #r+#rai"Ma).1 va&Tar4!#) # +W #r+va&Ma).1 #!)#Tar4!#) # +W #r+#!)#Ma).1 #rai",!r-or'a"%! !r-or':"!#*#rai"Tar4!#)*< va&,!r-or'a"%! !r-or':"!#*va&Tar4!#)*< #!)#,!r-or'a"%! !r-or':"!#*#!)#Tar4!#)*<
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