Введение

Представляем вторую статью в серии, задуманной, чтобы помочь быстро разобраться в технологии глубокого обучения; мы будем двигаться от базовых принципов к нетривиальным особенностям с целью получить достойную производительность на двух наборах данных: MNIST (классификация рукописных цифр) и CIFAR-10 (классификация небольших изображений по десяти классам: самолет, автомобиль, птица, кошка, олень, собака, лягушка, лошадь, корабль и грузовик).

Введение

Свёрточные нейронные сети (СНС). Звучит как странное сочетание биологии и математики с примесью информатики, но как бы оно не звучало, эти сети — одни из самых влиятельных инноваций в области компьютерного зрения. Впервые нейронные сети привлекли всеобщее внимание в 2012 году, когда Алекс Крижевски благодаря им выиграл конкурс ImageNet (грубо говоря, это ежегодная олимпиада по машинному зрению), снизив рекорд ошибок классификации с 26% до 15%, что тогда стало прорывом. Сегодня глубинное обучения лежит в основе услуг многих компаний: Facebook использует нейронные сети для алгоритмов автоматического проставления тегов, Google — для поиска среди фотографий пользователя, Amazon — для генерации рекомендаций товаров, Pinterest — для персонализации домашней страницы пользователя, а Instagram — для поисковой инфраструктуры.

Но классический, и, возможно, самый популярный вариант использования сетей это обработка изображений. Давайте посмотрим, как СНС используются для классификации изображений.

Задача

Задача классификации изображений — это приём начального изображения и вывод его класса (кошка, собака и т.д.) или группы вероятных классов, которая лучше всего характеризует изображение. Для людей это один из первых навыков, который они начинают осваивать с рождения.

Первая часть нашего гайда была посвящена интересной задаче машинного обучения – распознаванию пола по голосу. Мы описали общий подход к большинству задач speech processing и с помощью случайного леса, обученного на статистиках акустических признаков, решили задачу с довольно большой точностью – 98,4% верно классифицированных аудиофрагментов.

Во второй части гайда мы посмотрим, справятся ли нейронные сети с этой задачей эффективнее случайного леса, а также попробуем учесть самый большой недостаток классических методов – неумение работать с последовательностями данных.

В каком-то смысле эта ступень избыточна: пол человека не меняется во время разговора (по крайней мере, на текущем этапе развития и в заданных стандартных условиях), поэтому рассчитывать на увеличение точности не стоит. Но в академических целях мы попробуем.

Исторически сложилось так, что наибольшего успеха глубокое обучение достигло в задачах image processing – распознавания, сегментации и обработки изображений. Однако не сверточными сетями едиными, как говорится, живет наука о данных.

Мы попробовали составить гайд по решению задач, связанных с обработкой речи. Самой популярной и востребованной из них является, вероятно, распознавание того, что именно говорят, анализ на семантическом уровне, но мы обратимся к более простой задаче – определению пола говорящего. Впрочем, инструментарий в обоих случаях оказывается практически одинаков.

В интернет магазине Ozon есть примерно всё: холодильники, детское питание, ноутбуки за 100 тысяч и т.д. Значит, все это есть и на складах компании — и чем дольше товары там лежат, тем дороже обходятся компании. Чтобы выяснить, сколько и чего людям захочется заказать, а Ozon нужно будет закупить, мы использовали machine learning.

Привет.

Вы знали, что платформы для размещения объявлений часто копируют контент у конкурентов, чтобы увеличить количество объявлений у себя? Они делают это так: обзванивают продавцов и предлагают им разместиться на своей платформе. А иногда и вовсе копируют объявления без разрешения пользователей. Авито — популярная площадка, и мы часто сталкиваемся с такой недобросовестной конкуренцией. О том, как мы боремся с этим явлением, читайте под катом.

Привет, Хаброжители! Маркос Лопез де Прадо делится тем, что обычно скрывают, — самыми прибыльными алгоритмами машинного обучения, которые он использовал на протяжении двух десятилетий, чтобы управлять большими пулами средств самых требовательных инвесторов.

Машинное обучение меняет практически каждый аспект нашей жизни, алгоритмы МО выполняют задачи, которые до недавнего времени доверяли только проверенным экспертам. В ближайшем будущем машинное обучение будет доминировать в финансах, гадание на кофейной гуще уйдет в прошлое, а инвестиции перестанут быть синонимом азартных игр.

Воспользуйтесь шансом поучаствовать в «машинной революции», для этого достаточно познакомиться с первой книгой, в которой приведен полный и систематический анализ методов машинного обучения применительно к финансам: начиная со структур финансовых данных, маркировки финансового ряда, взвешиванию выборки, дифференцированию временного ряда… и заканчивая целой частью, посвященной правильному бэктестированию инвестиционных стратегий.

Пятую статью курса мы посвятим простым методам композиции: бэггингу и случайному лесу. Вы узнаете, как можно получить распределение среднего по генеральной совокупности, если у нас есть информация только о небольшой ее части; посмотрим, как с помощью композиции алгоритмов уменьшить дисперсию и таким образом улучшить точность модели; разберём, что такое случайный лес, какие его параметры нужно «подкручивать» и как найти самый важный признак. Сконцентрируемся на практике, добавив «щепотку» математики.

UPD 01.2022: С февраля 2022 г. ML-курс ODS на русском возрождается под руководством Петра Ермакова couatl. Для русскоязычной аудитории это предпочтительный вариант (c этими статьями на Хабре – в подкрепление), англоговорящим рекомендуется mlcourse.ai в режиме самостоятельного прохождения.

Видеозапись лекции по мотивам этой статьи в рамках второго запуска открытого курса (сентябрь-ноябрь 2017).

После 18-го февраля начнется открытый и бесплатный курс "Deep Learning на пальцах".

Курс предназначен для того, чтобы разобраться с современным deep learning с нуля, и не требует знаний ни нейросетей, ни machine learning вообще. Лекции стримами на Youtube, задания на Питоне, обсуждения и помощь в лучших русскоязычных DS-сообществах — ODS.ai и ClosedCircles.

После него вы не станете экспертом, но поймете про что все это, сможете применять DL на практике и будете способны разбираться дальше сами. Ну, в лучшем случае.

Одновременно и в том же объеме курс будет читаться для магистрантов Новосибирского Государственного Университета, а также студентов CS центра Новосибирска.

Выглядеть объяснение на пальцах будет примерно так:

Главная ссылка — dlcourse.ai. Подробности ниже.

Привет, Хабр! Этой статьёй я открываю цикл материалов, посвящённых работе с большими данными. Зачем? Хочется сохранить накопленный опыт, свой и команды, так скажем, в энциклопедическом формате – наверняка кому-то он будет полезен.

Проблематику больших данных постараемся описывать с разных сторон: основные принципы работы с данными, инструменты, примеры решения практических задач. Отдельное внимание окажем теме машинного обучения.

Начинать надо от простого к сложному, поэтому первая статья – о принципах работы с большими данными и парадигме MapReduce.

Обзор будет полезен для тех, кто занимается физическими роботами и кому стало недостаточно arduino, а также для людей, кто хотел бы реализовать какие-либо из функций восприятия окружающего мира в своих роботах или устройствах.

Впервые идея GAN была опубликована Яном Гудфеллоу Generative Adversarial Nets, Goodfellow et alб 2014, после этого GAN'ы являются одними из лучших генеративнх моделей.

Как и у любой другой генеративной модели задача GAN построить модель данных, а если более конкретно научиться генерировать семплы из распределения максимально близкого к распределению данных (обычно имеется датасет ограниченного размера, распределение данных в котором мы хотим промоделировать).

GAN’ы огромным количеством достоинств, но у них есть один существенный недостаток – их очень сложно обучать.

В последнее время вышел ряд работ посвященных устойчивости GAN:

• Gradient descent GAN optimization is locally stable, Vaishnavh Nagarajan, J. Zico Kolter, 2017
• The Numerics of GANs, Lars Mescheder et al, 2017

Вдохновившись их идеями, я сделал небольшое свое исследование.

Если проанализировать форумов о рынках (в том числе Форекс), можно выделить два достаточно устойчивых мнения, назовём их пессимистическим и оптимистическим:

Пессимисты утверждают: рынок случаен «потому что я построил график случайного процесса и мой друг (профессиональный трейдер) не смог отличить его от графика EURUSD», а значит иметь стабильный доход на рынке( на Форекс) невозможно по определению!

Оптимисты им возражают: если бы рынок был случаен, котировки не гуляли бы в окрестности 1, а ушли в бесконечность. Значит рынок неслучаен и на нём можно зарабатывать. Я видел реально стабильно зарабатывающую стратегию с большим профит-фактором (больше стольки-то)!

Попробуем остаться реалистами и извлечь пользу из обоих мнений: предположим, что рынок случаен, и на основании этого предположения построим методику проверки доходности торговой системы на неслучайность.

---

Рассматриваемые в статье методики универсальны для любых рынков, будь то фонд, Форекс или любой другой!

---

Статистика приходит к нам на помощь при решении многих задач, например: когда нет возможности построить детерминированную модель, когда слишком много факторов или когда нам необходимо оценить правдоподобие построенной модели с учётом имеющихся данных. Отношение к статистике неоднозначное. Есть мнение, что существует три вида лжи: ложь, наглая ложь и статистика. С другой стороны, многие «пользователи» статистики слишком ей верят, не понимая до конца, как она работает: применяя, например, тест Стьюдента к любым данным без проверки их нормальности. Такая небрежность способна порождать серьёзные ошибки и превращать «поклонников» теста Стьюдента в ненавистников статистики. Попробуем поставить точки над i и разобраться, какие модели случайных величин должны использоваться для описания тех или иных явлений и какая между ними существует генетическая связь.

В задачах машинного обучения качество моделей очень сильно зависит от данных.
Но сами данные в реальных задачах редко бывают идеальными. Как правило, самих данных не много, количество доступных для анализа параметров ограничено, в данных шумы и пропуски. Но решать задачу как-то нужно.

Я хочу поделиться практическим опытом успешного решения задач машинного обучения. И дать простой набор шагов, позволяющих выжать из данных максимум.

Сеть обучалась последние 12 часов. Всё выглядело хорошо: градиенты стабильные, функция потерь уменьшалась. Но потом пришёл результат: все нули, один фон, ничего не распознано. «Что я сделал не так?», — спросил я у компьютера, который промолчал в ответ.

Почему нейросеть выдаёт мусор (например, среднее всех результатов или у неё реально слабая точность)? С чего начать проверку?

Сеть может не обучаться по ряду причин. По итогу многих отладочных сессий я заметил, что часто делаю одни и те же проверки. Здесь я собрал в удобный список свой опыт вместе с лучшими идеями коллег. Надеюсь, этот список будет полезен и вам.

На хабре уже есть множество статей, посвященных распознаванию образов методами обучения машин, таких как нейронные сети, машины опорных векторов, случайные деревья. Все они требуют значительного количества примеров для обучения и настройки параметров. Создание обучающей и тестовой баз изображений адекватного объема для них — весьма нетривиальная задача. Причем речь идет не о технических трудностях сбора и хранения миллиона изображений, а об извечной ситуации, когда на первом этапе разработки системы у вас есть полторы картинки. Кроме того, следует понимать, что состав обучающей базы может влиять на качество получающейся системы распознавания больше, чем все остальные факторы. Несмотря на это, в большинстве статей этот немаловажный этап разработки полностью опущен.

Если вам интересно узнать про все это — добро пожаловать под кат.