Обновить
248.01

Алгоритмы *

Все об алгоритмах

Сначала показывать
Порог рейтинга
Уровень сложности

Методы приближенного поиска ближайших соседей

Время на прочтение11 мин
Охват и читатели68K


Довольно часто программисты и специалисты из области data science сталкиваются с задачей поиска похожих профилей пользователей или подбора схожей музыки. Решения могут сводиться к преобразованию объектов в векторную форму и поиску ближайших.


Мы тоже столкнулись с необходимостью поиска ближайших соседей в задаче распознавания лиц. Там мы формируем векторные представления лиц при помощи нейросети и ищем ближайшие векторы уже известных людей. Изначально для поиска мы выбрали Annoy, как хорошо известный и проверенный алгоритм, используемый в том числе в Spotify. Но быстро поняли, что с его аппетитами по памяти мы либо не вмещаемся в RAM, либо сильно теряем в точности. Это привело к небольшому исследованию. О результатах которого пойдет речь ниже.

Читать дальше →

Библиотека быстрого поиска путей на графе

Время на прочтение8 мин
Охват и читатели36K

Привет, Друзья!


Я написал библиотеку поисков путей на произвольных графах, и хотел бы поделиться ей с вами.


Пример использования на огромном графе:



Поиграться с демо можно здесь


В библиотеке используется мало-известный вариант A* поиска, который называется NBA*. Это двунаправленный поиск, с расслабленными требованиями к функции-эвристике, и очень агрессивным критерием завершения. Не смотря на свою малоизвестность у алгоритма отличная скорость сходимости к оптимальному решению.


Описание разных вариантов A* уже не раз встречалось на хабре. Мне очень понравилось вот это, потому повторяться в этой статье я не буду. Под катом расскажу подробнее почему библиотека работает быстро и о том, как было сделано демо.

Читать дальше →

Достижения в глубоком обучении за последний год

Время на прочтение13 мин
Охват и читатели89K

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!

Как мы обучали приложение Яндекс.Такси предсказывать пункт назначения

Время на прочтение7 мин
Охват и читатели25K
Представьте: вы открываете приложение, чтобы в очередной раз заказать такси в часто посещаемое вами место, и, конечно, в 2017 году вы ожидаете, что все, что нужно сделать – сказать приложению «Вызывай», и такси за вами тут же выедет. А куда вы хотели ехать, через сколько минут и на какой машине — все это приложение узнает благодаря истории заказов и машинному обучению. В общем-то все, как в шутках про идеальный интерфейс с единственной кнопкой «сделать хорошо», лучше которого только экран с надписью «все уже хорошо». Звучит здорово, но как же приблизить эту реальность?



На днях мы выпустили новое приложение Яндекс.Такси для iOS. В обновленном интерфейсе один из акцентов сделан на выборе конечной точки маршрута («точки Б»). Но новая версия – это не просто новый UI. К запуску обновления мы существенно переработали технологию прогнозирования пункта назначения, заменив старые эвристики на обученный на исторических данных классификатор.

Как вы понимаете, кнопки «сделать хорошо» в машинном обучении тоже нет, поэтому простая на первый взгляд задача вылилась в довольно захватывающий кейс, в результате которого, мы надеемся, у нас получилось немного облегчить жизнь пользователей. Сейчас мы продолжаем внимательно следить за работой нового алгоритма и еще будем его менять, чтобы качество прогноза было стабильнее. На полную мощность запустимся в ближайшие несколько недель, но под катом уже готовы рассказать о том, что же происходит внутри.

Читать дальше →

Kaggle: как наши сеточки считали морских львов на Алеутских островах

Время на прочтение11 мин
Охват и читатели27K

header_im


Привет, Коллеги!


27 июня закончилось соревнование на Kaggle по подсчёту морских львов (сивучей) на аэрофотоснимках NOAA Fisheries Steller Sea Lions Population Count. В нем состязались 385 команд. Хочу поделиться с вами историей нашего участия в челлендже и (почти) победой в нём.

Читать дальше →

Сегментация лица на селфи без нейросетей

Время на прочтение11 мин
Охват и читатели23K

Приветствую вас, коллеги. Оказывается, не все компьютерное зрение сегодня делается с использованием нейронных сетей. Хотя многие стартапы и заявляют, что у них дип лернинг везде, спешу вас разочаровать, они просто хотят хайпануть немножечко. Рассмотрим, например, задачу сегментации. В нашем слаке развернулась целая драма. Одна богатая и высокотехнологичная селфи-компания собрала датасет для сегментации селфи с помощью нейросетей (а это непростое и недешевое занятие). А другая, более бедная и не очень развитая решила, что можно подкупить людей, размечающих фотки, и спполучить базу. В общем, страсти в этих ваших Интернетах еще те. Недавно я наткнулся на статью, где без всяких нейросетей на устройстве делают очень даже хорошую сегментацию. Для сегментации от пользователя требуется дать алгоритму несколько подсказок, но с помощью dlib и opencv такие подсказки легко автоматизируются. В качестве бонуса мы так же сгладим вырезанное лицо и перенесем на какого-нибудь рандомного человека, тем самым поймем, как работают маски во всех этих снапчятах и маскарадах. В общем, классика еще жива, и если вы хотите немного окунуться в классическое компьютерное зрение на питоне, то добро пожаловать под кат.

Читать дальше →

Наглядное объяснение чисел с плавающей запятой

Время на прочтение4 мин
Охват и читатели247K
image

В начале 90-х создание трёхмерного игрового движка означало, что вы заставите машину выполнять почти не свойственные ей задачи. Персональные компьютеры того времени предназначались для запуска текстовых процессоров и электронных таблиц, а не для 3D-вычислений с частотой 70 кадров в секунду. Серьёзным препятствием стало то, что, несмотря на свою мощь, ЦП не имел аппаратного устройства для вычислений с плавающей запятой. У программистов было только АЛУ, перемалывающее целые числа.

При написании книги Game Engine Black Book: Wolfenstein 3D я хотел наглядно показать, насколько велики были проблемы при работе без плавающей запятой. Мои попытки разобраться в числах с плавающей запятой при помощи каноничных статей мозг воспринимал в штыки. Я начал искать другой способ. Что-нибудь, далёкое от $(-1)^S * 1.M * 2^{(E-127)}$ и их загадочных экспонент с мантиссами. Может быть, в виде рисунка, потому что их мой мозг воспринимает проще.

В результате я написал эту статью и решил добавить её в книгу. Не буду утверждать, что это моё изобретение, но пока мне не приходилось видеть такого объяснения чисел с плавающей запятой. Надеюсь, статья поможет тем, у кого, как и у меня, аллергия на математические обозначения.
Читать дальше →

Нейросетевая игра в имитацию

Время на прочтение25 мин
Охват и читатели44K

Здравствуйте, коллеги. В конце 1960-ых годов прошлого века Ричард Фейнман прочитал в Калтехе курс лекций по общей физике. Фейнман согласился прочитать свой курс ровно один раз. Университет понимал, что лекции станут историческим событием, взялся записывать все лекции и фотографировать все рисунки, которые Фейнман делал на доске. Может быть, именно после этого у университета осталась привычка фотографировать все доски, к которым прикасалась его рука. Фотография справа сделана в год смерти Фейнмана. В верхнем левом углу написано: "What I cannot create, I do not understand". Это говорили себе не только физики, но и биологи. В 2011 году, Крейгом Вентером был создан первый в мире синтетический живой организм, т.е. ДНК этого организма создана человеком. Организм не очень большой, всего из одной клетки. Помимо всего того, что необходимо для воспроизводства программы жизнедеятельности, в ДНК были закодированы имена создателей, их электропочты, и цитата Ричарда Фейнмана (пусть и с ошибкой, ее кстати позже исправили). Хотите узнать, к чему эта прохладная тут? Приглашаю под кат, коллеги.

Читать дальше →

История предсказания переходов с 1 500 000 года до н.э. по 1995 год

Время на прочтение18 мин
Охват и читатели46K
Это приблизительная расшифровка лекции о предсказании переходов (предсказании ветвлений) на localhost, новом цикле лекций, организованном RC. Выступление состоялось 22 августа 2017 года в Two Sigma Ventures.

Кто из вас использует ветвления в своём коде? Можете поднять руку, если применяете операторы if или сопоставление с образцом?

Большинство присутствующих в аудитории поднимают руки

Сейчас я не буду просить вас подымать руки. Но если я спрошу, сколько из вас думают, что хорошо понимают действия CPU при обработке ветвления и последствия для производительности, и сколько из вас может понять современную научную статью о предсказании ветвлений, то руки подымет меньше людей.

Цель моего выступления — объяснить, как и почему процессоры осуществляют предсказание переходов, а затем вкратце объяснить классические алгоритмы предсказания переходов, о которых вы можете прочитать в современных статьях, чтобы у вас появилось общее понимание темы.
Читать дальше →

Алгоритм машинного обучения Flappy Bird

Время на прочтение4 мин
Охват и читатели50K
Я познакомлю вас с полным туториалом на HTML5 с демо по алгоритму машинного обучения видеоигре Flappy Bird. Цель этого эксперимента — написать игровой контроллер искусственного интеллекта на основе нейросетей и генетического алгоритма.

То есть мы хотим создать ИИ-робота, который сможет учиться оптимальной игре во Flappy Bird. В результате наша маленькая птица сможет спокойно пролетать через препятствия. В наилучшем сценарии она не умрёт никогда.

Прочитав теорию, лежащую в основе этого проекта, можно скачать исходный код в конце этого туториала. Весь код написан на HTML5 с использованием фреймворка Phaser. Кроме того, мы использовали библиотеку Synaptic Neural Network для реализации нейросети, чтобы не создавать её с нуля.

Демо


Для начала посмотрите демо, чтобы оценить алгоритм в действии:



Запустить в полноэкранном режиме

Доступно о криптографии на эллиптических кривых

Время на прочтение37 мин
Охват и читатели314K
image


Тем, кто знаком с криптографией с открытым ключом, наверно известны аббревиатуры ECC, ECDH и ECDSA. Первая — это сокращение от Elliptic Curve Cryptography (криптография на эллиптических кривых), остальные — это названия основанных на ней алгоритмов.

Сегодня криптосистемы на эллиптических кривых используются в TLS, PGP и SSH, важнейших технологиях, на которых базируются современный веб и мир ИТ. Я уже не говорю о Bitcoin и других криптовалютах.

До того, как ECC стала популярной, почти все алгоритмы с открытым ключом основывались на RSA, DSA и DH, альтернативных криптосистемах на основе модулярной арифметики. RSA и компания по-прежнему популярны, и часто используются вместе с ECC. Однако несмотря на то, что магия, лежащая в фундаменте RSA и подобных ей алгоритмов легко объяснима и понятна многим, а грубые реализации пишутся довольно просто, основы ECC всё ещё являются для большинства людей загадкой.

В этой серии статей я познакомлю вас с основами мира криптографии на эллиптических кривых. Моя цель — не создание полного и подробного руководства по ECC (в Интернете полно информации по этой теме), а простой обзор ECC и объяснение того, почему её считают безопасной. Я не буду тратить время на долгие математические доказательства или скучные подробности реализации. Также я представлю полезные примеры с визуальными интерактивными инструментами и скриптами.
Читать дальше →

Описание алгоритмов сортировки и сравнение их производительности

Время на прочтение24 мин
Охват и читатели761K

Вступление


На эту тему написано уже немало статей. Однако я еще не видел статьи, в которой сравниваются все основные сортировки на большом числе тестов разного типа и размера. Кроме того, далеко не везде выложены реализации и описание набора тестов. Это приводит к тому, что могут возникнуть сомнения в правильности исследования. Однако цель моей работы состоит не только в том, чтобы определить, какие сортировки работают быстрее всего (в целом это и так известно). В первую очередь мне было интересно исследовать алгоритмы, оптимизировать их, чтобы они работали как можно быстрее. Работая над этим, мне удалось придумать эффективную формулу для сортировки Шелла.

Во многом статья посвящена тому, как написать все алгоритмы и протестировать их. Если говорить о самом программировании, то иногда могут возникнуть совершенно неожиданные трудности (во многом благодаря оптимизатору C++). Однако не менее трудно решить, какие именно тесты и в каких количествах нужно сделать. Коды всех алгоритмов, которые выложены в данной статье, написаны мной. Доступны и результаты запусков на всех тестах. Единственное, что я не могу показать — это сами тесты, поскольку они весят почти 140 ГБ. При малейшем подозрении я проверял и код, соответствующий тесту, и сам тест. Надеюсь, что статья Вам понравится.
Читать дальше →

Новая заявка на решение задачи P vs. NP

Время на прочтение3 мин
Охват и читатели27K
На днях Норберт Блюм опубликовал на архиве препринт с названием «A Solution of the P versus NP Problem». Таким образом Блюм претендует на решение одной из задач тысячелетия, за которую кроме почестей полагается 1 миллион долларов. В данной статье я собрал небольшое резюме об этом.
Читать дальше →

Ближайшие события

Точное вычисление средних и ковариаций методом Уэлфорда

Время на прочтение7 мин
Охват и читатели25K

Метод Уэлфорда — простой и эффективный способ для вычисления средних, дисперсий, ковариаций и других статистик. Этот метод обладает целым рядом прекрасных свойств:


  • достигает отличных показателей по точности решений;
  • его чрезвычайно просто запомнить и реализовать;
  • это однопроходный онлайн-алгоритм, что крайне полезно в некоторых ситуациях.

Оригинальная статья Уэлфорда была опубликована в 1962 году. Тем не менее, нельзя сказать, что алгоритм сколь-нибудь широко известен в настоящее время. А уж найти математическое доказательство его корректности или экспериментальные сравнения с другими методами и вовсе нетривиально.


Настоящая статья пытается заполнить эти пробелы.


Читать дальше →

Британские спутниковые снимки 2: как все было на самом деле

Время на прочтение21 мин
Охват и читатели35K
image

Сразу оговорюсь, что данный пост не несет большой технической нагрузки и должен восприниматься исключительно в режиме «пятничной истории». Кроме того, текст насыщен английскими словами, какие-то из них я не знаю как перевести, а какие-то переводить просто не хочется.

Краткое содержание первой части:

1. DSTL (научно-техническая лаборатория при министерстве обороны Великобритании) провела открытое соревнование на Kaggle.
2. Соревнование закончилось 7 марта, результаты объявлены 14 марта.
3. Пять из десяти лучших команд — русскоговорящие, причем все они являются членами сообщества Open Data Science.
4. Призовой фонд в $100,000 разделили брутальный малазиец Kyle, команда Романа Соловьева и Артура Кузина, а также я и Сергей Мушинский.
5. По итогам были написаны блог-посты (мой пост на хабре, пост Артура на хабре, наш с Серегой пост на Kaggle), проведены выступления на митапах (мое выступление в Adroll, мое выстпление в H20.ai, выступление Артура в Yandex, выступление Евгения Некрасова в Mail.Ru Group), написан tech report на arxiv.

Организаторам понравилось качество предложенных решений, но не понравилось, сколько они отстегнули за это соревнование. В Каggle ушло $500k, в то время как призовые всего $100k.
Читать дальше →

Сортировка пузырьком в коде Qualcomm

Время на прочтение2 мин
Охват и читатели38K
Забавной находкой поделился сегодня пользователь fj333 с Reddit. Разбираясь в появившемся год назад проприетарном коде Qualcomm Technologies для Android, он обнаружил, что неизвестный программист решил в production-коде использовать сортировку пузырьком для того, чтобы найти… максимум в массиве.

Посмотреть исходный файл вы сможете по ссылке на Github или же под катом, а оценить его в работе может любой владелец устройства с Qualcomm Snapdragon 200 MSM8610 под управлением Android.

Как известно любому, кто знаком с алгоритмами сортировки, сортировка пузырьком — алгоритм учебный, и в промышленном коде обычно не применяющийся в силу своей неэффективности; дело в том, что в наихудшем и среднем случаях он имеет сложность О(n2), к тому же его емкостная сложность в данном случае — O(n). Кого это не убедило — использовать сортировку пузырьком не рекомендует даже Барак Обама.

И это всё не учитывая того, что для поиска максимума хватило бы и простого перебора.
Читать дальше →

Опыт Туту.ру: как устроено расписание электричек

Время на прочтение11 мин
Охват и читатели119K
Поезда пригородного сообщения — электрички — остаются одним из самых массовых видов пассажирского транспорта в России. За год ими пользуются миллионы пассажиров, которые проезжают суммарно сотни миллиардов километров на тысячах электричек. Только в январе 2017 года, по данным столичного департамента транспорта, опубликованным в едином хранилище данных правительства Москвы (ЕХД), пассажиропоток пригородного железнодорожного транспорта составил 42,6 млн человек. Это выше на 4,1% по сравнению с показателями прошлого года.

Наличие, доступность и точность расписания курсирования электричек волнует каждого пассажира, а для тех, кто его формирует и доносит до людей, является важной и очень непростой задачей.

Меня зовут Александр Подлевских, я ведущий инженер-разработчик компании Туту.ру, тимлид в команде электричек, и в статье расскажу про технические детали и сложности построения онлайн расписания, как все это работает, каким образом мы используем данные, предоставляемые РЖД, и как наши пользователи помогают нам поддерживать расписание в актуальном состоянии, не догадываясь об этом.


График движения поездов — это отображение процесса движения поезда в декартовой системе координат. В таком виде представляется график движения поездов на железной дороге.
Читать дальше →

Снимаем «4D видео» с помощью depth-сенсора и триангуляции Делоне

Время на прочтение15 мин
Охват и читатели20K


Привет Хабр! Это заметка о небольшом хобби-проекте, которым я занимался в свободное время. Я расскажу, как с помощью несложных алгоритмов превращать карты глубины от depth-сенсоров в забавный вид контента — динамические 3D сцены (их ещё называют 4D video, volumetric capture или free-viewpoint video). Моя любимая часть в этой работе — алгоритм триангуляции Делоне, который позволяет превращать разреженные облака точек в плотную полигональную сетку. Приглашаю всех, кому интересно почитать про алгоритмы, самописные велосипеды на C++11, и, конечно же, посмотреть на трёхмерных котиков.

Для затравки: вот что получается при использовании RealSense R200: skfb.ly/6snzt (подождите несколько секунд для загрузки текстур, а затем используйте мышку, чтобы поворачивать сцену). Под катом есть ещё!
Обладатели лимитированных тарифов, будьте осторожны. В статье много разных изображений и иллюстраций.

Быстрое удаление пробелов из строк на процессорах ARM

Время на прочтение3 мин
Охват и читатели18K
Предположим, что я дал вам относительно длинную строку, а вы хотите удалить из неё все пробелы. В ASCII мы можем определить пробелы как знак пробела (‘ ’) и знаки окончания строки (‘\r’ и ‘\n’). Меня больше всего интересуют вопросы алгоритма и производительности, так что мы можем упростить задачу и удалить все байты со значениями меньшими либо равными 32.

В предыдущией статье, где я задавал вопрос об удалении пробелов на скорость, лучшим ответом было использование векторизации с помощью 128-битных регистров (SSE4). Оно оказалось в 5-10 раз быстрее подхода в лоб.

Очень удобно, что во всех процессорах имеются 128-битные векторные регистры, также как в процессорах x64. Неужели процессоры ARM могут работать настолько же быстро, как процессоры x64?
Читать дальше →

Введение в алгоритм A*

Время на прочтение10 мин
Охват и читатели214K
При разработке игр нам часто нужно находить пути из одной точки в другую. Мы не просто стремимся найти кратчайшее расстояние, нам также нужно учесть и длительность движения. Передвигайте звёздочку (начальную точку) и крестик (конечную точку), чтобы увидеть кратчайший путь. [Прим. пер.: в статьях этого автора всегда много интерактивных вставок, рекомендую сходить в оригинал статьи.]


Для поиска этого пути можно использовать алгоритм поиска по графу, который применим, если карта представляет собой граф. A* часто используется в качестве алгоритма поиска по графу. Поиск в ширину — это простейший из алгоритмов поиска по графу, поэтому давайте начнём с него и постепенно перейдём к A*.

Вклад авторов