Прогресс в области нейросетей вообще и распознавания образов в частности, привел к тому, что может показаться, будто создание нейросетевого приложения для работы с изображениями — это рутинная задача. В некотором смысле, так и есть — если вам пришла в голову идея, связанныя с распознаватием образов, не сомневайтесь, что кто-то уже что-то подобное написал. Все, что от вас требуется, это найти в Гугле соответствующий кусок кода и «скомпилировать» его у автора.

Однако, все еще есть многочисленные детали, делающие задачу не столько неразрешимой, сколько… нудной, я бы сказал. Отнимающей слишком много времени, особенно если вы — новичок, которому нужно руководство, step-by-step, проект, выполненный прямо на ваших глазах, и выполненный от начала и до конца. Без обычных в таких случаях «пропустим эту очевидную часть» отговорок.

В этой статье мы рассмотрим задачу создания определителя пород собак (Dog Breed Identifier): создадим и обучим нейросеть, а затем портируем ее на Java для Android и опубликуем на Google Play.

Если вы хотите посмотреть на готовый результат, вот он: NeuroDog App на Google Play.

Веб сайт с моей робототехникой (в процессе): robotics.snowcron.com.
Веб сайт с самой программой, включая руководство: NeuroDog User Guide.

А вот скриншот программы:

С распространением и развитием нейронный сетей все чаще возникает потребность их использования на встроенных и маломощных устройствах, роботах и дронах. Устройство Neural Compute Stick в связке с фреймворком OpenVINO от компании Intel позволяет решить эту задачу, беря тяжелые вычисления нейросетей на себя. Благодаря этому можно без особых усилий запустить нейросетевой классификатор или детектор на маломощном устройстве вроде Raspberry Pi практически в реальном времени, при этом не сильно повышая энергопотребление. В данной публикации я расскажу, как использовать фреймворк OpenVINO (на C++) и Neural Compute Stick, чтобы запустить простую систему обнаружения лиц на Raspberry Pi.

Как обычно, весь код доступен на GitHub.

Это первая статья в серии, где я буду документировать мой опыт написания веб-приложения на Python, используя микрофреймворк Flask.

Здесь список всех статей в серии:
Часть 1: Привет, Мир!
Часть 2: Шаблоны
Часть 3: Формы
Часть 4: База данных
Часть 5: Вход пользователей
Часть 6: Страница профиля и аватары
Часть 7: Unit-тестирование
Часть 8: Подписчики, контакты и друзья
Часть 9: Пагинация
Часть 10: Полнотекстовый поиск
Часть 11: Поддержка e-mail
Часть 12: Реконструкция
Часть 13: Дата и время
Часть 14: I18n and L10n
Часть 15: Ajax
Часть 16: Отладка, тестирование и профилирование
Часть 17: Развертывание на Linux (даже на Raspberry Pi!)
Часть 18: Развертывание на Heroku Cloud

Моя предыстория

Я разработчик ПО с двузначным числом лет опыта разработки комплексных приложений на нескольких языках. Впервые я познакомился с Python для создания привязок к C++ библиотеке на работе. Вдобавок к Python, я писал веб-приложения на PHP, Ruby, Smalltalk и, верите вы или нет, еще на С++. Из всего этого, я нахожу комбинацию Python/Flask самой гибкой.

Часть первая. Классификация/локализация, обнаружение объектов и слежение за объектом

Этот фрагмент взят из недавней публикации, которую составила наша научно-исследовательская группа в области компьютерного зрения. В ближайшие месяцы мы опубликуем работы на разные темы исследований в области Искусственного Интеллекта  —  о его экономических, технологических и социальных приложениях — с целью предоставить образовательные ресурсы для тех, кто желает больше узнать об этой удивительной технологии и её текущем состоянии. Наш проект надеется внести свой вклад в растущую массу работ, которые обеспечивают всех исследователей информацией о самых современных разработках ИИ.

Введение

Компьютерным зрением обычно называют научную дисциплину, которая даёт машинам способность видеть, или более красочно, позволяя машинам визуально анализировать своё окружение и стимулы в нём. Этот процесс обычно включает в себя оценку одного или нескольких изображений или видео. Британская ассоциация машинного зрения (BMVA) определяет компьютерное зрение как «автоматическое извлечение, анализ и понимание полезной информации из изображения или их последовательности».

Термин понимание интересно выделяется на фоне механического определения зрения — и демонстрирует одновременно и значимость, и сложность области компьютерного зрения. Истинное понимание нашего окружения достигается не только через визуальное представление. На самом деле визуальные сигналы проходят через оптический нерв в первичную зрительную кору и осмысливаются мозгом в сильно стилизованном смысле. Интерпретация этой сенсорной информации охватывает почти всю совокупность наших естественных встроенных программ и субъективного опыта, то есть как эволюция запрограммировала нас на выживание и что мы узнали о мире в течение жизни.

Один из главных источников данных для сервиса Яндекс.Карты — спутниковые снимки. Чтобы с картой было удобно работать, на снимках многоугольниками размечаются объекты: леса, водоёмы, улицы, дома и т. п. Обычно разметкой занимаются специалисты-картографы. Мы решили помочь им и научить компьютер добавлять многоугольники домов без участия людей.

За операции с изображениями отвечает область ИТ, которая называется компьютерным зрением. Последние несколько лет большую часть задач из этой области очень удачно решают, применяя нейронные сети. О нашем опыте применения нейронных сетей в картографировании мы и расскажем сегодня читателям Хабра.

Сейчас происходит процесс демократизации искусственного интеллекта — технология, которая недавно считалась привилегией ограниченного числа крупных компаний, становится все более доступной для отдельных специалистов.

За последние годы появилось большое количество моделей, созданных и обученных профессионалами с использованием большого количества данных и огромных вычислительных мощностей. Многие из этих моделей находятся в открытом доступе, и любой может использовать их для решения своих задач совершенно бесплатно.

В этой статье мы разберем, как предобученные нейронные сети могут быть использованы для решения задачи классификации изображений, и оценим плюсы их использования.

Предсказание класса растения по фото

В качестве примера мы рассмотрим задачу классификации изображений из конкурса LifeCLEF2014 Plant Identification Task. Задача заключается в том, чтобы предсказать таксономический класс растения, основываясь на нескольких его фотографиях.

Автоматическое распознавание спутниковых или аэро-снимков — это наиболее перспективный способ получения информации о расположении различных объектов на местности. Отказ от ручной сегментации снимков особенно актуален, когда речь заходит о обработке больших участков земной поверхности в сжатые сроки.

Недавно у меня появилась возможность применить теоретические навыки и попробовать себя в области машинного обучения на реальном проекте сегментации изображений. Цель проекта — распознавание лесных насаждений, а именно крон деревьев на спутниковых снимках высокого разрешения. Под катом я поделюсь полученным опытом и результатами.

Если пять лет назад нейронная сеть считалась «тяжеловесным» алгоритмом, требующим железа, специально предназначенного для высоконагруженных вычислений, то сегодня уже никого не удивить глубокими сетями, работающими прямо на мобильном телефоне.

В наши дни сети распознают ваше лицо, чтобы разблокировать телефон, стилизуют фотографии под известных художников и определяют, есть ли в кадре хот-дог.

В этой статье мы поговорим о MobileNet, передовой архитектуре сверточной сети, позволяющей делать всё это и намного больше.

Привет, Хабр! Под катом пойдёт речь о реализации свёрточной нейронной сети архитектуры InceptionV3 с использованием фреймворка Keras. Статью я решил написать после ознакомления с туториалом "Построение мощных моделей классификации с использованием небольшого количества данных". С одобрения автора туториала я немного изменил содержание своей статьи. В отличие от предложенной автором нейронной сети VGG16, мы будем обучать гугловскую глубокую нейронную сеть Inception V3, которая уже предустановлена в Keras.

Вы научитесь:

1. Импортировать нейронную сеть Inception V3 из библиотеки Keras;
2. Настраивать сеть: загружать веса, изменять верхнюю часть модели (fc-layers), таким образом, приспосабливая модель под бинарную классификацию;
3. Проводить тонкую настройку нижнего свёрточного слоя нейронной сети;
4. Применять аугментацию данных при помощи ImageDataGenerator;
5. Обучать сеть по частям для экономии ресурсов и времени;
6. Оценивать работу модели.

При написании статьи я ставил перед собой задачу представить максимально практичный материал, который раскроет некоторые интересные возможности фреймворка Keras.

Google Colaboratory — это не так давно появившийся облачный сервис, направленный на упрощение исследований в области машинного и глубокого обучения. Используя Colaboratory, можно получить удаленный доступ к машине с подключенной видеокартой, причем совершенно бесплатно, что сильно упрощает жизнь, когда приходится обучать глубокие нейросети. Можно сказать, что она является некоторым аналогом гугл-документов для Jupyter Notebook.

В Colaboratory предустановлены Tensorflow и практически все необходимые для работы Python-библиотеки. Если какой-то пакет отсутствует, он с легкостью устанавливается на ходу через pip или apt-get. Но что если необходимо собрать проект из исходников и подключиться к GPU? Оказывается, это может быть не настолько просто, что я выяснил в ходе сборки SSD-Caffe. В этой публикации я дам краткое описание Colaboratory, опишу встреченные трудности и способы их решения, а также приведу несколько полезных приемов.

Весь код доступен в моем Colaboratory Notebook.

Около месяца назад Google сервис Colaboratory, предоставляющий доступ к Jupyter ноутбукам, включил возможность бесплатно использовать GPU Tesla K80 с 13 Гб видеопамяти на борту. Если до сих пор единственным препятствием для погружения в мир нейросетей могло быть отсутствие доступа к GPU, теперь Вы можете смело сказать, “Держись Deep Learning, я иду!”.

Я попробовал использовать Colaboratory для работы над kaggle задачами. Мне больше всего не хватало возможности удобно сохранять натренированные tensorflow модели и использовать tensorboard. В данном посте, я хочу поделиться опытом и рассказать, как эти возможности добавить в colab. А напоследок покажу, как можно получить доступ к контейнеру по ssh и пользоваться привычными удобными инструментами bash, screen, rsync.

Привет, Хабр. В своей статье я расскажу вам, что интересного произошло в мире машинного обучения за последний год (в основном в Deep Learning). А произошло очень многое, поэтому я остановился на самых, на мой взгляд, зрелищных и/или значимых достижениях. Технические аспекты улучшения архитектур сетей в статье не приводятся. Расширяем кругозор!

Здравствуйте, коллеги! Это блог открытой русскоговорящей дата саентологической ложи. Нас уже легион, точнее 2500+ человек в слаке. За полтора года мы нагенерили 800к+ сообщений (ради этого слак выделил нам корпоративный аккаунт). Наши люди есть везде и, может, даже в вашей организации. Если вы интересуетесь машинным обучением, но по каким-то причинам не знаете про Open Data Science, то возможно вы в курсе мероприятий, которые организовывает сообщество. Самым масштабным из них является DataFest, который проходил недавно в офисе Mail.Ru Group, за два дня его посетило 1700 человек. Мы растем, наши ложи открываются в городах России, а также в Нью-Йорке, Дубае и даже во Львове, да, мы не воюем, а иногда даже и употребляем горячительные напитки вместе. И да, мы некоммерческая организация, наша цель — просвещение. Мы делаем все ради искусства. (пс: на фотографии вы можете наблюдать заседание ложи в одном из тайных храмов в Москве).

Мне выпала честь сделать первый пост, и я, пожалуй, отклонюсь от своей привычной нейросетевой тематики и сделаю пост о базовых понятиях машинного обучения на примере одной из самых простых и самых полезных моделей — линейной регрессии. Я буду использовать язык питон для демонстрации экспериментов и отрисовки графиков, все это вы с легкостью сможете повторить на своем компьютере. Поехали.

Привет, Хабр!

Параллельно с публикациями статей открытого курса по машинному обучению мы решили запустить ещё одну серию — о работе с популярными фреймворками для нейронных сетей и глубокого обучения.

Я открою этот цикл статьёй о Theano — библиотеке, которая используется для разработки систем машинного обучения как сама по себе, так и в качестве вычислительного бекэнда для более высокоуровневых библиотек, например, Lasagne, Keras или Blocks.

Theano разрабатывается с 2007 года главным образом группой MILA из Университета Монреаля и названа в честь древнегреческой женщины-философа и математика Феано (предположительно изображена на картинке). Основными принципами являются: интеграция с numpy, прозрачное использование различных вычислительных устройств (главным образом GPU), динамическая генерация оптимизированного С-кода.

Сразу оговорюсь, что данный текст — это не сухая выжимка основных идей с красивыми графиками и обилием технических терминов (такой текст называется научной статьей и я его обязательно напишу, но потом, когда нам заплатят призовые $20000, а то, не дай бог, начнутся разговоры про лицензию, авторские права и прочее.) (UPD: https://arxiv.org/abs/1706.06169). К моему сожалению, пока устаканиваются все детали, мы не можем поделиться кодом, который написали под эту задачу, так как хотим получить деньги. Как всё утрясётся — обязательно займемся этим вопросом. (UPD: https://github.com/ternaus/kaggle_dstl_submission)

Так вот, данный текст — это скорее байки по мотивам, в которых, с одной стороны, всё — правда, а с другой, обилие лирических отступлений и прочей отсебятины не позволяет рассматривать его как что-то наукоемкое, а скорее просто как полезное и увлекательное чтиво, цель которого показать, как может происходить процесс работы над задачами в дисциплине соревновательного машинного обучения. Кроме того, в тексте достаточно много лексикона, который специфичен для Kaggle и что-то я буду по ходу объяснять, а что-то оставлю так, например, вопрос про гусей раскрыт не будет.

Привет, Хабр. Недавно прошло соревнование от Тинькофф и McKinsey. Конкурс проходил в два этапа: первый — отборочный, в kaggle формате, т.е. отсылаешь предсказания — получаешь оценку качества предсказания; побеждает тот, у кого лучше оценка. Второй — онсайт хакатон в Москве, на который проходит топ 20 команд первого этапа. В этой статье я расскажу об отборочном этапе, где мне удалось занять первое место и выиграть макбук. Команда на лидерборде называлась "дети Лёши".

Соревнование проходило с 19 сентября до 12 октября. Я начал решать ровно за неделю до конца и решал почти фулл-тайм.

Краткое описание соревнования:

Летом в банковском приложении Тинькофф появились stories (как в Instagram). На story можно отреагировать лайком, дизлайком, скипнуть или просмотреть до конца. Задача предсказать реакцию пользователя на story.

Соревнование по большей части табличное, но в самих историях есть текст и картинки.

Сложность интерпретации данных сейсмической разведки связана с тем, что к каждой задаче необходимо искать индивидуальный подход, поскольку каждый набор таких данных уникален. Ручная обработка требует значительных трудозатрат, а результат часто содержит ошибки, связанные с человеческим фактором. Использование нейронных сетей для интерпретации может существенно сократить ручной труд, но уникальность данных накладывает ограничения на автоматизацию этой работы.

Данная статья описывает эксперимент по анализу применимости нейронных сетей для автоматизации выделения геологических слоев на 2D-изображениях на примере полностью размеченных данных из акватории Северного моря.


Рисунок 1. Проведение акваториальной сейсморазведки (источник)

Всем привет!

Возможно, вы уже знаете про инициативу Machine Learning for Social Good (#ml4sg) сообщества Open Data Science. В её рамках энтузиасты на бесплатной основе применяют методы машинного обучения для решения социально-значимых проблем. Мы, команда проекта Lacmus (#proj_rescuer_la), занимаемся внедрением современных Deep Learning-решений для поиска людей, потерявшихся вне населённой местности: в лесу, поле и т.д.

В прошлой статье мы описали эксперимент по определению минимального объема вручную размеченных срезов для обучения нейронной сети на данных сейсморазведки. Сегодня мы продолжаем эту тему, выбирая наиболее подходящую функцию потерь.

Рассмотрены 2 базовых класса функций – Binary cross entropy и Intersection over Union – в 6-ти вариантах с подбором параметров, а также комбинации функций разных классов. Дополнительно рассмотрена регуляризация функции потерь.

Спойлер: удалось существенно улучшить качество прогноза сети.

При обучении нейронной сети на обучающей выборке на выходе нейросети вычисляются два ключевых параметра эффективности обучения — ошибка и точность предсказания. Для этого используются функция потери (loss) и метрика точности. Эти метрики различаются в зависимости от поставленной задачи (классификация или сегментация изображения, детекция объекта, регрессия). В Keras мы можем определить свои собственные функцию потери и метрики точности под свою конкретную задачу. О таких кастомных функциях и пойдет речь в статье. Кому интересно, прошу под кат.