Dibujar redes neuronales con tikz

Maximiliano, parte de nuestro equipo, nos hizo el favor de escribir esta reseña porque controla perfectamente el tema.

Solución:

Aquí, tenemos un festival de foreach:

documentclass[border=0.125cm]standalone
usepackagetikz
usetikzlibrarypositioning
begindocument

tikzset%
  every neuron/.style=
    circle,
    draw,
    minimum size=1cm
  ,
  neuron missing/.style=
    draw=none, 
    scale=4,
    text height=0.333cm,
    execute at begin node=colorblack$vdots$
  ,


begintikzpicture[x=1.5cm, y=1.5cm, >=stealth]

foreach m/l [count=y] in 1,2,3,missing,4
  node [every neuron/.try, neuron m/.try] (input-m) at (0,2.5-y) ;

foreach m [count=y] in 1,missing,2
  node [every neuron/.try, neuron m/.try ] (hidden-m) at (2,2-y*1.25) ;

foreach m [count=y] in 1,missing,2
  node [every neuron/.try, neuron m/.try ] (output-m) at (4,1.5-y) ;

foreach l [count=i] in 1,2,3,n
  draw [<-] (input-i) -- ++(-1,0)
    node [above, midway] $I_l$;

foreach l [count=i] in 1,n
  node [above] at (hidden-i.north) $H_l$;

foreach l [count=i] in 1,n
  draw [->] (output-i) -- ++(1,0)
    node [above, midway] $O_l$;

foreach i in 1,...,4
  foreach j in 1,...,2
    draw [->] (input-i) -- (hidden-j);

foreach i in 1,...,2
  foreach j in 1,...,2
    draw [->] (hidden-i) -- (output-j);

foreach l [count=x from 0] in Input, Hidden, Ouput
  node [align=center, above] at (x*2,2) l \ layer;

endtikzpicture

enddocument

Aunque parece imprudente tener n indique el número de nodos en cada capa cuando podrían ser diferentes y la disposición del diagrama sugiere que no lo son.

Esta es una solución donde un dot con completamente lleno de círculo negro, cuyo tamaño se puede cambiar a través de minimum size=xx se define como un estilo.

Código

documentclass[]article
usepackage[margin=1cm]geometry
usepackagetikz,pgfplots,pgf
usetikzlibrarymatrix,shapes,arrows,positioning
begindocument

beginfigure[htp]
centering
begintikzpicture[
plain/.style=
  draw=none,
  fill=none,
  ,
dot/.style=draw,shape=circle,minimum size=3pt,inner sep=0,fill=black
  ,
net/.style=
  matrix of nodes,
  nodes=
    draw,
    circle,
    inner sep=8.5pt
    ,
  nodes in empty cells,
  column sep=0.6cm,
  row sep=-11pt
  ,
>=latex
]
matrix[net] (mat)
    \
          & ;
foreach ai/mi in 2/I1,4/I2,6/I3,12/In
  draw[<-] (mat-ai-1) -- node[above] mi +(-1cm,0);
foreach ai in 2,4,6,12
foreach aii/mii in 3/H1,11/Hn
  draw[->] (mat-ai-1) -- (mat-aii-2) node[yshift=0.6cm] mii;

foreach ai in 3,11
  draw[->] (mat-ai-2) -- (mat-4-3);
  draw[->] (mat-4-3) -- node[above] O1 +(1cm,0);
foreach ai in 3,11
  draw[->] (mat-ai-2) -- (mat-10-3);
  draw[->] (mat-10-3) -- node[above] On +(1cm,0);
endtikzpicture

captionANN diagram for Speed Sign recognition.
labelfig_m_3
endfigure

enddocument

Encontré este paquete neuralnetwork, hecho por Mark K Cowan, que hace que dibujar redes neuronales sea bastante simple. Por ejemplo:

documentclassstandalone

usepackageneuralnetwork

begindocument
    beginneuralnetwork[height=4]
        newcommandx[2]$x_#2$
        newcommandy[2]$haty_#2$
        newcommandhfirst[2]small $h^(1)_#2$
        newcommandhsecond[2]small $h^(2)_#2$
        inputlayer[count=3, bias=true, title=Input\layer, text=x]
        hiddenlayer[count=4, bias=false, title=Hidden\layer 1, text=hfirst] linklayers
        hiddenlayer[count=3, bias=false, title=Hidden\layer 2, text=hsecond] linklayers
        outputlayer[count=2, title=Output\layer, text=y] linklayers
    endneuralnetwork
enddocument

Si te ha resultado de utilidad este post, sería de mucha ayuda si lo compartes con el resto desarrolladores de este modo contrubuyes a difundir este contenido.

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