SNNS (Stuttgart Neural Network Simulator) (Desarrollado por Felipe León ) SNNS (Stuttgart Neural Network Simulator)[Manual], es un simulador para redes Neuronales desarrollado por el Instituto para Sistemas de Alto Rendimiento Paralelo y Distri uido de la !ni"ersidad de Stuttgart desde #$%$& 'l o (eti"o del proye)to es )rear un e*i)iente y *le+i le am iente de simula)i,n para in"estiga)i,n y apli)a)i,n de redes neuronales& 1.- Instalación SNNS 'l pro)eso de instala)i,n -ue se des)ri ir. a )ontinua)i,n )onsta de tres partes, este pro)eso de instala)i,n ser. des)rito para las plata*orma de /inu+ y 0indows& 'n la primera parte se des)ri ir. )omo poder o tener el simulador SNNS (/inu+ y 0indows), luego en la segunda parte, se e+pli)ar. )omo )on*igurar la instala)i,n del simulador (/inu+) y por 1ltimo, se e+pli)ar. )omo instalar el SNNS (/inu+ y 0indows)& 1.1.- Como o tener SNNS 'l simulador SNNS puede ser o tenido por un *tp an,nimo del 2ost, a-u3 se en)uentran los ar)2i"os tanto para /inu+ )omo para 0indows4 *tp&in*ormatik&uni5tue ingen&de (#67&8&#%) en el su dire)torio 9pu 9SNNS )omo el ar)2i"o SNNS"7&8&tar&g: SNNS"7win685*ull&:ip ;5Ser"er (/inu+) (0indows) (0indows) (/inu+ y 0indows) 'n /inu+, despu<s de des)argar el ar)2i"o e+itosamente, se de e mo"er el ar)2i"o dentro del dire)torio donde se instalar. el SNNS, luego se de e des)omprimir el ar)2i"o de la siguiente manera4 lo primero -ue se de e 2a)er es )rear el dire)torio SNNSDIR& /uego se de en te)lear los siguientes )omandos4 )on*igure 5?instala en >SNNSDIR?99[tools=+gui]9 in9>@ASB? )on*ugure Cena le5glo al 5?instala en 9usr9lo)al9 in )on*igure Cena le5glo al Cpre*i+ 92ome9tudire)torio 5?instala en 92ome9tudire)torio9 in 1.. el )omando D)on*igureE& Para )ompilar solamente se de e usar el siguiente )omando4 make )ompile despu<s de instalar SNNS se de e limpiar la *uente de los dire)torios (se orran todos los o (etos y li rerias).ndole el dire)torio ase donde se )orri.Instalando el SNNS 'n /inu+.)ilmente )on el siguiente )omando4 make install d.!. al )ual llamaremos >SNNSDIR?& Por esto. el simulador SNNS.!n:ip 5d) SNNS"7&8&tar&g: = tar 5+"* 5 1.#. lo -ue 2ay -ue 2a)er es usualmente la del kernel y las 2erramientas de inter*a: gr.*i)a& 'sto se puede 2a)er *. )on el )omando4 make )lean .n.Con"igurando la Instalación del SNNS 'n /inu+.. lo primero -ue se de e 2a)er es )rear un dire)torio donde residir. despu<s de )on*igurara la instala)i. .5Ser"er en nuestro )aso& Para ini)iar el SNNS se de e e(e)utar el ar)2i"o snns& at del dire)torio ra3: donde se des)omprimi. la pantalla de presenta)i.%anual de usuario de SNNS 'n /inu+.5Ser"er& !na "e: instalado )orre)tamente el . ya -ue el SNNS est. lo -ue se de e 2a)er primero es la instala)i.50indows. el ar)2i"o SNNS"7win685*ull&:ip& 'n am os )asos una "e: ini)iado el SNNS apare)er. diseFado para tra a(ar en una plata*orma distinta a la de 0indows.5Ser"er. lo 1ni)o -ue se tiene -ue 2a)er es des)omprimir el ar)2i"o SNNS"7win685*ull&:ip en el dis)o duro.50indows de /inu+.n del . algunos de estos son 0inHip. et)& 1.$. 0inRar.5Ser"er.l es . el primer paso para ini)iar el programa es e(e)utar el emulador de .n de ar)2i"os )on *ormatoG&:ip. despu<s de des)argar am os ar)2i"os (SNNS para 0indows y .n la -ue se ilustra en la Iigura #& . el )u. la )u.por 1ltimo si se -uiere desinstalar el SNNS se de e usar el )omando4 make uninstall 'n 0indows.l es el . para )omen:ar utili:ar el simulador SNNS asta tan solo )on es)ri ir el )omando SNNS& 'n 0indows.5Ser"er). esto lo permite el . para esto se puede o)upar )ual-uier so*tware -ue reali)e las *un)iones de des)ompresi. por esto es ne)esario -ue se disponga de un alg1n programa -ue simule tal plata*orma para -ue el SNNS y as3 este pueda ser e(e)utado. el men1 prin)ipal& 'l men1 prin)ipal del SNNS es el -ue se muestra en la Iigura 8& Figura !& Pantalla Prin)ipal del SNNS& 'sta pantalla pro"ee las *un)iones -ue son reali:adas por el simulador& No es ne)esario e(e)utar todas las op)iones para reali:ar una determinada tarea& /os otones m.n esta se puede )errar presionando el ot.Figura 1& Pantalla Ini)ial del SNNS& Despu<s de ini)iada la presenta)i.s adelante en <ste manual de usuario& . 2a ilitar.n i:-uierdo del mouse& Al 2a)er esto.s importantes -ue )omponen el Men1 Prin)ipal son des)ritos m. n Iile presione el ot. PAB y R'S& (red. es)ri a el nom re de lo -ue desea guardar y luego presione el ot.1. respe)ti"amente)& Para )argar alg1n ar)2i"o.n Iile es el -ue se muestra a )ontinua)i.n .n se despliega la pantalla -ue se muestra en la Iigura 8&6& 'sta pantalla muestra una estru)tura de dire)torio -ue muestra todos los ar)2i"os -ue SNNS puede leer y es)ri ir& /os dire)torios se representan entre par<ntesis )uadrados ( [ ] )& 'n <sta pantalla se puede usar para a rir y guardar los J tipos de ar)2i"os -ue SNNS mane(a& 'ntre los m.n4 Al presionar este ot.n & & Para )errar la "entana de la op)i.n (pattern) y resultados.!.'otón File 'l ot. sele))ione primero lo -ue desea a rir. utili:ando.s importantes est.n los ar)2i"os )on e+tensi. por e(emplo una red o un ar)2i"o pattern. patr. respe)ti"amente& /uego sele))ione el nom re de este Para guardar alg1n )am io a los ar)2i"os -ue est.n y & .n N'B. otones ar)2i"o y presione el ot. #& Pantalla Iile& Para guardar los resultados de una red entrenada.n pantalla se desplegar.n & . o)upe el ot.n 2a)ia delante& Despu<s de presionar el ot. as3 )omo tam i<n )rear un nue"o ar)2i"o o agregar los resultados a un ar)2i"o e+istente& Para guardar los resultados en el ar)2i"o presione el ot.Figura 1!..n & 'ste ar)2i"o )ontiene las a)ti"a)iones de todas las neuronas de salida& 'stas a)ti"a)iones son o tenidas al reali:ar un paso de una propaga)i. Iigura 74 la siguiente Figura $ & Iormato de los ar)2i"os de Resultados 'n esta pantalla puede in)luir los patrones (patterns) tanto de entrada )omo de salida. n de entrenamiento sele))ionada& Nom re Steps (pasos a)tuales) Kount ()uenta para pasos) Ky)les Pattern (numero a)tual de pattern) )ipo Be+to 'ti-ueta Be+to 'ti-ueta *ango de +alor Mayor o igual a L Mayor o igual a L Mayor o igual a L Mayor o igual a L . el rango so re el )ual los pesos ser. L .n4 Al presionar este ot. L .n aleatoriamente distri uidos )uando la red sea ini)iali:ada& /os "alores por de*e)to de los par. 5#&L .n se despliega la pantalla -ue se muestra en la Iigura J& Figura (& Pantalla Kontrol& 'sta pantalla )onsiste de dos partes& /a parte superior )ontrola los par. L . L)& /a Ba la #& muestra todas las op)iones de entrada )on los tipos y rangos de "alores& /os J par.n Kontrol es el -ue se muestra a )ontinua)i.n )on*igurados por de*e)to entre # y C# (#&L . L .metros de aprendi:a(e son (L&8 . L) mientras -ue los pesos est.metros de aprendi:a(e dependen de la *un)i. las tres *ilas in*eriores pueden ser llenadas para de*inir los par..!.metros de*iniendo el pro)eso de entrenamiento.metros de aprendi:a(e.!.'otón Control 'l ot. L . n se despliega la pantalla -ue se muestra en la Iigura N& .n In*o es el -ue se muestra a )ontinua)i.n est.n de las neuronas de entrada y salida son )opiados 2a)ia la red& & Si este ot.metros dados en la 1ltima l3nea del panel& & 'l )ontador es re5ini)iado y las neuronas son asignadas a su a)ti"a)i.n4 Al presionar este ot..Malid /earn (J par. una se)uen)ia aleatoria de patrones (patterns) es )reada autom.metros) Init (J par.!.#.metros para el n1mero de )i)los de entrenamiento espe)i*i)ados en el )ampo Ky)les& & 'l usuario puede pro ar el )omportamiento de la red )on todos los patrones (patterns) )argados& /os "alores de a)ti"a)i.'otón In"o 'l ot.metros) !pdate (J par.metros) Be+to Be+to Be+to Be+to Mayor o igual a L Real Real Real )a la 1& Kampos de entrada del Panel de Kontrol& /as *un)iones de algunos de los otones de la Iigura 8&7 son4 & Ini)iali:a la red )on "alores de a)uerdo a la *un)i.n y los par.n ini)ial& & /a red es entrenada )on todos los par.ti)amente& 1!.1. presionado. desde algunas opera)iones re*erentes al despliegue de unidades Barget o uniones Sour)e5Barget& !na neurona por de*e)to puede tam i<n ser )reada a-u3.n. )uyos "alores (a)ti"a)i.n de a)ti"a)i. *un)i.n de ellas& /a neurona donde )omien:a la uni. una )opia autom.ti)a de todas las uniones de las neuronas pertene)ientes a esa )apa a la Pantalla In*o& Para "er los "alores mu<"ase )on los otones de despla:amiento& !. *un)i.n Display es el -ue se muestra a )ontinua)i..n se despliega la pantalla -ue se muestra en la Iigura 8&N& 'sta pantalla muestra en *orma gr. la otra Destino (Barget)& 'ste panel es tam i<n muy importante para la edi)i.'otón Displa'l ot.n es llamada Iuente (Sour)e).*i)a la topolog3a de la red neuronal. las a)ti"a)iones de las neuronas y los pesos de las uniones& /as neuronas son desplegadas )omo )a(as.n de salida.n.n del )entro del mouse& 'sto 2ar. se puede sele))ionar las neuronas de las distintas )apas de la red 2a)iendo )li)k )on el ot.Figura . Iigura O.n. donde el tamaFo de la )a(a es propor)ional al "alor del atri uto desplegado& Kada neurona puede ser desplegada )on dos de "arios atri utos& !no .n4 Al presionar este ot.& Pantalla In*o& 'sta pantalla despliega todos los datos de dos neuronas y el peso aso)iado a la uni.$. et)&) son )opiados 2a)ia todas las neuronas sele))ionadas de la red& 'n la Pantalla Display. n puede )on*igurar la *orma de "isuali:a)i. )on una representa)i.n de la red& /a siguiente pantalla se desplegar.so re la neurona y otro a(o <sta& /os atri utos para ser desplegados pueden ser sele))ionados en la pantalla de )on*igura)i.s a a(o)& /as uniones son mostradas )omo l3neas.n del peso en *orma op)ional& Figura .n ("er m.& Pantalla Display& /as op)iones de <sta "entana son las siguientes4 & Kierra la "entana Display& & Kon este ot.4 . 'otón 0rap1 'l ot.Figura / 4 Pantalla de )on*igura)i.(.n in2a ilita las op)iones de edi)i.n & Para )am iar la distan)ia entre las neuronas )am ie el "alor del )ampo Prid 0idt2& Para )errar la "entana Setup )on los )am ios -ue 2i:o y regresar a la Pantalla Display (Iigura N) presione el ot.n Prap2 es el -ue se muestra a )ontinua)i.n del Dysplay Para a)ti"ar las op)iones -ue se muestran de e presionar el ot.*i)a de la red& !.n4 & Al presionar este ot.n se despliega la pantalla -ue se muestra en la Iigura $& .n gr..n & 'ste ot. n del error de una red& /a )ur"a de error de la red es di u(ada 2asta -ue la red es ini)iali:ada o 2asta -ue una nue"a red es )argada.+imo de )ur"as -ue pueden ser desplegadas simult.n se despliega un su men1 y al sele))ionar Ieed Iorward apare)e la pantalla -ue se muestra en la Iigura %& .n !..Figura 2& Pantalla Prap2& 's una 2erramienta para "isuali:ar la e"olu)i.'otón 'ignet 'l ot. autom.n Qignet es el -ue se muestra a )ontinua)i.neamente son Al presionar este ot.n4 & sea presionado& 'sto permite la posi ilidad de )omparar "arias )ur"as de error en una sola pantalla& 'l n1mero m. sin em argo.n. en )uyo )aso el )ontador de )i)lo es reini)iado a )ero& 'sta "entana. no es limpiada 2asta -ue el ot.n 8J& Kuando la )ur"a so repasa la "entana de "isuali:a)i..ti)amente <sta se re5es)ala )on respe)to al e(e +& Para )errar la Pantalla Prap2 presione el ot. Figura 1!.metros de la red antes de )rear la red& .n de Qignet& !n plano es un arreglo idimensional de neuronas& Qignet )rea una red en dos pasos4 'ditar la red4 'sta genera estru)turas de datos internas en Qignet las )uales des)ri en la red pero no generan la red& 'sto permite la *.)il modi*i)a)i.n Qignet di"ide la red en "arios planos& /a )apa de entrada.13& Pantalla Qignet para Redes Qa)kPropagation& /a op)i.n de los par. la de salida y )ada )apa o)ulta es llamada un plano en la nota)i. dere)2a. )one)tada )on )ada neurona en todos los planos j )on i > j >R n& & /a red des)rita por los dos editores es generada por SNNS& 'l nom re por de*e)to de la red es SNNSSN'B&net& & Bodos los datos internos de los editores son orrados& & Sale de Qignet y "uel"e al men1 prin)ipal& # >R i > .n de un plano es des)rita en *orma relati"a (i:-uierda. salida) de las neuronas de un plano es determinado& & /a posi)i.Penerar la red en SNNS4 'ste genera la red desde las estru)turas internas de Qignet& /os otones en Qignet 2a)en lo siguiente4 & Datos de entrada son ingresados al *inal del plano o de la lista enla:ada& & Datos de entrada son insertados en la lista del plano en el *rente del plano a)tual& & 'l elemento a)tual es reempla:ado por el dato de entrada& & 'l elemento a)tual es eliminado& & /os datos del plano a)tual son es)ritos por el editor de planos& & /os datos de las uniones a)tuales son es)ritas por el editor de uniones& & 'l tipo (entrada. a a(o) )on respe)to al plano anterior& & !na red Qa)kPropagation totalmente )one)tada es generada& & Si e+isten n planos enton)es )ada neurona en el plano i )on n est. o)ulta. n de los pesos durante el aprendi:a(e& /os otones de Hoom..n entre dos neuronas y el peso aso)iado a esa uni.'otón 4eig1ts 'l ot.n de ..n4 Al presionar este ot.n& y .!.n de los pesos o para o ser"ar la e"olu)i. se despliega una )a(a de te+to -ue indi)a la uni.n se despliega la pantalla -ue se muestra en la Iigura ##& Figura 11& Pantalla 0eig2ts& /a pantalla weigt2s es una "entana espe)iali:ada separada para desplegar los pesos de una red& 'sta puede ser usada para anali:ar la distri u)i.n i:-uierdo del Mouse y de(ar <ste presionado so re un )uadrado de )olor. -ue representa el peso entre dos neuronas. sir"en para a)er)ar o ale(ar la "isuali:a)i. los pesos en la pantalla& Al 2a)er )li)k )on el ot..n 0eig2ts es el -ue se muestra a )ontinua)i. n se despliega la pantalla -ue se muestra en la Iigura #8& 'sta pantalla muestra la ayuda -ue el So*tware posee& Figura 1!& Pantalla de Ayuda del SNNS& Para )errar esta "entana presione )on el mouse el ot.n4 Al presionar este ot../.n se sale del SNNS& .n !.!..2.n4 & Al presionar este ot.n Tuit es el -ue se muestra a )ontinua)i.'otón 5elp 'l ot.n @elp es el -ue se muestra a )ontinua)i.'otón 6uit 'l ot. n general de la *ase de entrenamiento y la *ase de prue a de una red neuronal )on el simulador SNNS& A2ora se des)ri ir. en 0indows se de e )argar el ser"idor .n Iile Desde el dire)torio e+amples..n los pasos -ue se de en seguir para poder reali:ar esta pr.n del SNNS& 'ste e(emplo )orresponde a una red Qa)kPropagation -ue re)ono)e las letras may1s)ulas del al*a eto& /a idea prin)ipal de esta pra)ti)a es poder dar una "isi..1. los pasos son los siguientes4 • • • • • Ini)ie el SNNS 4 en /inu+ solo tiene -ue ingresar DSNNSE.. .n done& • Desde el Men1 Prin)ipal sele))ione el ot.#.)ti)a. la RNA -ue se utili:ar. "iene de e(emplo en el pa-uete de instala)i. la RNA& #.7r8cticas con SNNS A )ontinua)i.n se mostrar.rror %S.n Kontrol 4 )on el )ual se entrenar.n Init de la Pantalla Kontrol& N: de ciclos #LLL .n Prap2 4 para "er el a"an)e del entrenamiento de la RNA& • Desde el Men1 Prin)ipal sele))ione el ot.7rimer entrenamiento& 9ariación de numero de ciclos 'ntrene la red )on los "alores -ue se muestran en la Ba la 8 y )omplete los )uadros *altantes& Al *inali:ar )ada entrenamiento presione el ot. un e(emplo del entrenamiento y las prue as -ue se pueden reali:ar a una RNA. y luego e(e)utar SNNS& at Desde el Men1 Prin)ipal sele))ione el ot. )argue la red lettersSuntrained Responda yes a la pregunta Kargue el ar)2i"o patterns de la red letters (letters&pat) 4 para esto sele))ione el ar)2i"o seFalado y luego presione el ot. nL7] Bra a(o de Memoria para optar al t3tulo de Ingeniero en In*orm.Segundo entrenamiento & 9ariación de la tasa de aprendi<a=e 'ntrene la red )on los "alores -ue se muestran en la Ba la 6 -ue )orresponden a la tasa de aprendi:a(e de la red& !se los dos n1meros de )i)los en -ue la red se )omport. de me(or manera& 9alor 1 9alor ! L&# L&6 )a la # & Basas de aprendi:a(es #.metros de aprendi:a(e) y sele))ione Qa)kpropMomentum& !se los "alores de las Ba las 6 y 7 para entrenarla& 9alor 1 9alor ! 9alor # L&# L&8 L&6 L&8 L&7 L&N L&# L&# L&# L&L L&L L&L )a la $ & Basas de aprendi:a(es )on Momentum *e"erencias [05INI5$%] 2ttp499www5ra&in*ormatik&uni5tue ingen&de9downloads9SNNS9 [/e..ti)a Apli)ada de Ielipe /e.6LLL JLLL )a la !& Maria)i.)ercer entrenamiento & 9ariación del %omentum Desde la Pantalla Kontrol sele))ione el ot.n en el n1mero de )i)los #.n& !ni"ersidad de Malpara3so& .#..n Sel& Iun)& (Irente a los par.!.