Restricted Boltzmann Machine

Restricted Boltzmann Machine (RBM)

The figure below shows the basic structure of a Restricted Boltzmann Machine. The machine has two sets of units: a set with the visible units and a set with the hidden units. The machine has N inputs and produces M outputs, where the value of M is less than the value of N. This is why the visible units perform compression. The objective of the hidden units is to reconstruct the original values of x. Therefore, the Restricted Boltzmann Machine has the same number of inputs and outputs, N.
La figura muestra la estructura básica de una Máquina Restringida de Boltzmann. La máquina tiene dos conjuntos de unidades: un conjunto con las unidades visibles y un conjunto con las unidades escondidas. La máquina tiene N entradas y produce M salidas, dónde el valor de M es menor que el valor de N. Esto es por lo cual las unidades visibles comprime. El objetivo de las unidades escondidas es reconstruir los valores originales de x. Por lo tanto, la Máquina Restringida de Boltzmann tiene el mismo número de entradas y de salidas, N.

rbm_structure

RBM weights

The figure below shows the weights of a Restricted Boltzmann Machine. Observe that the visible units and the hidden units have the same weights W. However, the bias weights of the visible units are different from the bias weights of the hidden units. During training, the weights of the RBM are computed using unsupervised training.
La figura de abajo muestra los pesos de una Máquina Restringida de Boltzmann. Observe que las unidades visibles y las unidades escondidas tienen los mismos pesos W. Sin embargo, los pesos de bias de las unidades visibles son diferentes de los pesos de bias de la unidades escondidas. Durante entrenamiento, los pesos de la RBM son calculados usando entrenamiento sin supervisión.

rbm

Problem 1
Search over the Internet about Restricted Boltzmann Machines. Write a summary of 300 words about them.
Búsque en la Internet acerca de las Máquinas Restringida de Boltzmann. Escriba un resumen de 300 palabras acerca de ellas.

Problem 2
Use Microsoft Excel to compute the following for the input case 1 (the first column of x) in the RBM shown below:
  1. The values of z1 and z2
  2. The values of q1, q2, q3 and q4
Save your file as rbm_num.xlsx.
Use Microsoft Excel para calcular lo siguiente para el caso de entrada 1 (la primer columna de x) en la RBM mostrada debajo:
  1. Los valores de z1 y z2
  2. Los valores de q1, q2, q3 y q4
Guarde su archivo como rbm_num.xlsx.

ReconstNumeric

rbmCase1

Problem 3
Use Microsoft Excel to compute the following for the input case 2 (the second column of x) in the RBM shown below:
  1. The values of z1 and z2
  2. The values of q1, q2, q3 and q4
Use Microsoft Excel para calcular lo siguiente para el caso de entrada 2 (la segunda columna de x) en la RBM mostrada debajo:
  1. Los valores de z1 y z2
  2. Los valores de q1, q2, q3 y q4

rbmCase2

Problem 4
Download a research paper about one application of Restricted Boltzmann Machines. Write a 300 words summary to describe the application and the obtained results. Do not forget to include the title of the paper, the names of the authors, the journal name and the year of publication.
Descargue un artículo de investigación sobre una aplicación de las Máquinas Restringidas de Boltzmann. Escriba un resumen de 300 palabras para describir la aplicación y los resultados obtenidos. No se olvide de incluir el título del artículo, los nombres de los autores, el nombre de la revista y el año de publicación.

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