Pattern Classification Using Hybrid Monte Carlo Neural Networks

변종 몬테 칼로 신경망을 이용한 패턴 분류

  • 전성해 (NCR Korea 데이터 마이닝팀 컨설턴트) ;
  • 최성용 (인하대학교 대학원 전자계산공학과) ;
  • 오임걸 (한서대학교 컴퓨터통신공학과) ;
  • 이상호 (강릉대학교 통계학과) ;
  • 전홍석 (인하대학교 통계학과)
  • Published : 2001.06.01

Abstract

일반적인 다층 신경망에서 가중치의 갱신 알고리즘으로 사용하는 오류 역전과 방식은 가중치 갱신 결과를 고정된(fixed) 한 개의 값으로 결정한다. 이는 여러 갱신의 가능성을 오직 한 개의 값으로 고정하기 때문에 다양한 가능성들을 모두 수용하지 못하는 면이 있다. 하지만 모든 가능성을 확률적 분포로 표현하는 갱신 알고리즘을 도입하면 이런 문제는 해결된다. 이러한 알고리즘을 사용한 베이지안 신경망 모형(Bayesian Neural Networks Models)은 주어진 입력값(Input)에 대해 블랙 박스(Black-Box)와같은 신경망 구조의 각 층(Layer)을 거친 출력값(Out put)을 계산한다. 이 때 주어진 입력 데이터에 대한 결과의 예측값은 사후분포(posterior distribution)의 기댓값(mean)에 의해 계산할 수 있다. 주어진 사전분포(prior distribution)와 학습데이터에 의한 우도함수(likelihood functions)에 의해 계산한 사후확률의 함수는 매우 복잡한 구조를 가짐으로 기댓값의 적분계산에 대한 어려움이 발생한다. 따라서 수치해석적인 방법보다는 확률적 추정에 의한 근사 방법인 몬테 칼로 시뮬레이션을 이용할 수 있다. 이러한 방법으로서 Hybrid Monte Carlo 알고리즘은 좋은 결과를 제공하여준다(Neal 1996). 본 논문에서는 Hybrid Monte Carlo 알고리즘을 적용한 신경망이 기존의 CHAID, CART 그리고 QUEST와 같은 여러 가지 분류 알고리즘에 비해서 우수한 결과를 제공하는 것을 나타내고 있다.

Keywords

References

  1. Bishop, C. M., Neural Networks for Pattern Recognition, Clarendon Press, 1995
  2. Breiman, L., Friedman, J. H., Olshen, R. A., Stone, C. J, Classification and Regression Trees, Chapman & Hall, 1984
  3. Duane, S., Kennedy, A. D., Pendleton, B. J., Roweth, D., Hybrid Monte Carlo, Phisics Letter B, 1987 https://doi.org/10.1016/0370-2693(87)91197-X
  4. Neal, R. M., Bayesian Learning for Neural Networks, Springer, 1996
  5. Ripley, B. D., Pattern Recognition and Neural Networks, Cambridge University Press, 1996
  6. Johnson, Richard A. and Wichem Dean W. Applied Multivariate Statistical Analysis, Prentice Hall, 1992
  7. T. Kohonen, Self-Organizing Maps, 2nd Edition, Springer, 1997