Машинное обучение *

В предыдущей статье из цикла «Deep Learning» вы узнали о сравнении фреймворков для символьного глубокого обучения. В этом материале речь пойдет о глубокой настройке сверточных нейронных сетей для повышения средней точности и эффективности классификации медицинских изображений.

Хабр, привет! Проанализировали кейсы по big data, в которых технологии больших данных помогли компаниям более эффективно работать с клиентами или оптимизировать внутренние процессы.

Кстати, совсем скоро у нас стартует первый набор программы Big Data for Executives, цель которой подготовить руководителя или владельца бизнеса к использованию данных в своей деятельности. Почитать о ней подробнее можно здесь.

В данной статье я хотел бы рассмотреть на практике вариант построения простейшей рекомендательной системы основанной на схожести изображений товаров. Этот материал предназначен для тех, кто хотел бы попробовать применить Deep Learning, а именно свёрточные нейронные сети, в простом, интересном и практически применимом проекте, но не знает с чего начать.

Представляем первую 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).

Сегодня мы анонсировали новый поисковый алгоритм «Палех». Он включает в себя все те улучшения, над которыми мы работали последнее время.

Например, поиск теперь впервые использует нейронные сети для того, чтобы находить документы не по словам, которые используются в запросе и в самом документе, а по смыслу запроса и заголовка.



Уже много десятилетий исследователи бьются над проблемой семантического поиска, в котором документы ранжируются, исходя из смыслового соответствия запросу. И теперь это становится реальностью.

В этом посте я постараюсь немного рассказать о том, как у нас это получилось и почему это не просто ещё один алгоритм машинного обучения, а важный шаг в будущее.

На днях мы решили пообщаться с нашим главным преподавателем на программе Deep Learning, Григорием Сапуновым, и обсудить с ним актуальные вопросы, связанные со сферой искусственного интеллекта (ИИ). Григорий несколько лет назад был руководителем разработки Яндекс.Новостей. В настоящий момент является CTO и сооснователем компании Intento. Уже 15 лет как занимается анализом данных, искусственным интеллектом и машинным обучением, с 2011 года занимается Deep Learning, участвовал в проектах RoadAR (нейросетевое распознавание объектов на дороге), Icon8 (нейросетевые фильтры) и др.

В современных условиях интерес к анализу данных постоянно и интенсивно растет в совершенно различных областях, таких как биология, лингвистика, экономика, и, разумеется, IT. Основу этого анализа составляют статистические методы, и разбираться в них необходимо каждому уважающему себя специалисту в data mining.

К сожалению, действительно хорошая литература, такая что умела бы предоставить одновременно математически строгие доказательства и понятные интуитивные объяснения, встречается не очень часто. И данные лекции, на мой взгляд, необычайно хороши для математиков, разбирающихся в теории вероятностей именно по этой причине. По ним преподают магистрам в немецком университете имени Кристиана-Альбрехта на программах «Математика» и «Финансовая математика». И для тех, кому интересно, как этот предмет преподается за рубежом, я эти лекции перевел. На перевод у меня ушло несколько месяцев, я разбавил лекции иллюстрациями, упражнениями и сносками на некоторые теоремы. Замечу, что я не профессиональный переводчик, а просто альтруист и любитель в этой сфере, так что приму любую критику, если она конструктивна.

Вкратце, лекции вот о чем:

Публикуем вторую часть статьи о типах архитектуры нейронных сетей. Вот первая.

За всеми архитектурами нейронных сетей, которые то и дело возникают последнее время, уследить непросто. Даже понимание всех аббревиатур, которыми бросаются профессионалы, поначалу может показаться невыполнимой задачей.

Поэтому я решил составить шпаргалку по таким архитектурам. Большинство из них — нейронные сети, но некоторые — звери иной породы. Хотя все эти архитектуры подаются как новейшие и уникальные, когда я изобразил их структуру, внутренние связи стали намного понятнее.

Разработка интеллектуальных систем распознавания данных становится все более актуальной по мере развития интернета вещей и стремительного увеличения количества информации, которую собирают и которой обмениваются устройства: от камер систем безопасности до спутников, производящих съемку поверхности Земли. Однако анализ этой информации и последующее принятие решений пока остается за человеком: в силу естественных ограничений он не может быстро обрабатывать большие объемы данных и поэтому остается “узким местом” в процессе сбора и управления информацией.

Это первая часть, вот вторая.
За всеми архитектурами нейронных сетей, которые то и дело возникают последнее время, уследить непросто. Даже понимание всех аббревиатур, которыми бросаются профессионалы, поначалу может показаться невыполнимой задачей.

Поэтому я решил составить шпаргалку по таким архитектурам. Большинство из них — нейронные сети, но некоторые — звери иной породы. Хотя все эти архитектуры подаются как новейшие и уникальные, когда я изобразил их структуру, внутренние связи стали намного понятнее.

В наши дни онлайн-игры весьма популярны, особенно среди молодёжи. Играми занимают свободное время, нередко виртуальными соратниками или врагами становятся члены семей или друзья. Во многих случаях игрокам нужно что-либо покупать для того, чтобы улучшить своего персонажа и получить преимущество перед другими геймерами.

— Лошадью ходи, век воли не видать!

Для того, чтобы усовершенствовать способы взаимодействия с пользователями, Tencent внедрила рекомендательную систему. Эта система построена на основе методов машинного обучения и призвана помогать пользователям принимать решения о внутриигровых покупках.

Когда речь заходит про машинное обучение, обычно подразумевают большие объемы данных — миллионы или даже миллиарды транзакций, из которых надо сделать сложный вывод о поведении, интересах или текущем cостоянии пользователя, покупателя или какого-нибудь аппарата (робота, автомобиля, дрона или станка).
Однако в жизни обычного аналитика самой обычной компании много данных встречается нечасто. Скорее даже наоборот — у вас будет мало или очень мало данных — буквально десятки или сотни записей. Но анализ все же нужно провести. Причем не какой попало анализ, а качественный и достоверный.

Зачастую ситуация усугубляется еще и тем, что вы без труда можете нагенерить для каждой записи много признаков (чаще всего добавляют полиномы, разницу с предыдущим значением и значением за прошлый год, one-hot-encoding для категориальных признаков и т.п.). Вот только совсем нелегко разобраться, какие из них действительно полезны, а какие только усложняют модель и увеличивают ошибки вашего прозноза.

Для этого вы можете воспользоваться методами байесовой статистики, например, Automatic Relevance Determination.

Представляем вам перевод серии статей посвященных глубокому обучению. В первой части описан выбор фреймворка с отрытым кодом для символьного глубокого обучения, между MXNET, TensorFlow, Theano. Автор подробно сравнивает преимущества и недостатки каждого из них. В следующих частях вы узнаете о тонкой настройке глубоких сверточных сетей, а также о сочетании глубокой сверточной нейронной сети с рекуррентной нейронной сетью.

Нужно построить больше GPU

Deep Learning – одно из наиболее интенсивно развивающихся направлений в области машинного обучения. Успехи исследований в области глубокого (глубинного) обучения вызывают за собой рост количества ML/DL-фреймворков (в т.ч. и от Google, Microsoft, Facebook), имплементирующих данные алгоритмы. За все возрастающей вычислительной сложностью DL-алгоритмов, и, как следствие, за увеличивающейся сложностью DL-фреймворков уже давно не угоняются аппаратные мощности ни настольных, ни даже серверных CPUs.

Выход нашли, и он простой (кажется таким) – использовать для такого типа compute-intensive-задач расчеты на GPU/FPGA. Но и тут проблема: можно, конечно, для этих целей использовать видеокарту любимого ноутбука, но какой русский data scientist не любит быстрой езды NVidia Tesla?

Подходов к владению высокопроизводительными GPU минимум два: купить (on-premises) и арендовать (on-demand). Как накопить и купить – тема не этой статьи. В этой — мы рассмотрим, какие предложения есть по аренде инстансов VM c высокопроизводительными GPU у облачных провайдеров Amazon Web Service и Windows Azure.

Эта статья посвящена кластеризации, а точнее, моему недавно добавленному в CRAN пакету ClusterR. Детали и примеры ниже в большинстве своем основаны на пакете Vignette.

Кластерный анализ или кластеризация — задача группирования набора объектов таким образом, чтобы объекты внутри одной группы (называемой кластером) были более похожи (в том или ином смысле) друг на друга, чем на объекты в других группах (кластерах). Это одна из главных задач исследовательского анализа данных и стандартная техника статистического анализа, применяемая в разных сферах, в т.ч. машинном обучении, распознавании образов, анализе изображений, поиске информации, биоинформатике, сжатии данных, компьютерной графике.

Наиболее известные примеры алгоритмов кластеризации — кластеризация на основе связности (иерархическая кластеризация), кластеризация на основе центров (метод k-средних, метод k-медоидов), кластеризация на основе распределений (GMM — Gaussian mixture models — Гауссова смесь распределений) и кластеризация на основе плотности (DBSCAN — Density-based spatial clustering of applications with noise — пространственная кластеризация приложений с шумом на основе плотности, OPTICS — Ordering points to identify the clustering structure — упорядочивание точек для определения структуры кластеризации, и др.).

В первой части: гауссова смесь распределений (GMM), метод k-средних, метод k-средних в мини-группах.

Предположим, вы хотите создать приложение, которое будет что-то предсказывать, рекомендовать, распознавать изображения или голос, понимать текст на естественном языке… Для этого вам понадобятся знания машинного обучения, в том числе его сложных и продвинутых разделов, таких как глубокое обучение, большие обучающие выборки и сложные алгоритмы, серверы для получения и обработки данных от пользователей, средства хранения и обработки больших данных. Звучит слишком сложно? Если у вас нет диплома Стенфордского университета, вы не готовы нанимать команду data scientist’ов и разворачивать кластеры Hadoop, но у вас есть хорошая бизнес-идея, существует более простое и менее затратное решение – использовать API машинного обучения и искусственного интеллекта.

Год назад Google сваял платформу Cloud Vision API‎. Идея платформы — предоставить технологии Computer Vision, в которых Google является безусловным лидером, как сервис. Пару лет назад под каждую задачу существовала своя технология. Нельзя было взять что-то общее и добиться, чтобы алгоритм решал всё. Но Google замахнулся. Вот, прошёл уже год. А технология всё так же не на слуху. На хабре одна статья. Да и та ещё не про Cloud Vision api, а про Face api, которое было предшественником. Англоязычный интернет тоже не пестрит статьями. Разве что от самого Google. Это провал?



Мне было интересно посмотреть что это такое ещё весной. Но сил полноценно посидеть не хватало. Изредка что-то отдельное тестировал. Периодически приходили заказчики и спрашивали, почему нельзя применить Cloud Api. Приходилось отвечать. Или наоборот, отсылать с порога в этом направлении. И внезапно понял, что материала на статью уже достаточно. Поехали.

Тематическое моделирование — подраздел машинного обучения, посвященный извлечению абстрактных «тем» из набора «документов». Каждый «документ» представлен мешком слов, т.е. множеством слов вместе с их частотами. Введение в тематическое моделирование прекрасно описано проф. К. В. Воронцовым в лекциях ШАД [PDF]. Самая известная модель ТМ — это, конечно, Латентное размещение Дирихле (LDA). Константину Вячеславовичу удалось обобщить все возможные тематические модели на основе мешка слов в виде аддитивной регуляризации (ARTM). В частности, LDA тоже входит в множество моделей ARTM. Идеи ARTM воплощены в проекте BigARTM.

Обычно тематическое моделирование применяют к текстовым документам. Мы в source{d} (стартап в Испании) перевариваем биг дату, полученную из GitHub репозиториев (и скоро примемся за каждый публично доступный репозиторий в мире). Естественным образом возникла идея интерпретировать каждый репозиторий как мешок слов и натравить BigARTM. В этой статье пойдет речь о том как мы выполнили по сути первое в мире тематическое исследование крупнейшего хранилища open source проектов, что из этого получилось и как это повторить. docker inside!

В рамках каждой школы GoTo происходит много активностей, школьниками реализуются десятки удачных и не очень проектов. К сожалению, нам не удается рассказать о каждом проекте или происшествии, но попытаться поделиться отдельными успехами стоит. Поэтому мы и начинаем цикл статей от учеников о своих успехах и проектах в рамках наших школ.

Этим летом один из партнёров – компания E-Contenta – предложила задачу создания рекомендательной системы новостного портала одного из телеканалов. Ребята из компании преподавали на направлении Анализ данных и машинное обучение, да и задача всем показалась довольно интересной – помимо реальной необходимости такого рода разработок, задача была еще и довольно уникальной – методы рекомендации новостей в большинстве отличаются от методов рекомендации, допустим, фильмов.

За её решение взялись 2 ученика июньской школы: 16-летний Творожков Андрей из Москвы и 14-летний Всеволод Жидков из Воткинска. Они же и подготовили краткое описание задачи и ее решения, которое мы публикуем в этой статье под катом.

Вчера я опубликовал статью про машинное обучение и NVIDIA DIGITS. Как и обещал, сегодняшняя статья — почему всё не так уж и хорошо + пример выделения объектов в кадре на DIGITS.

NVIDIA подняла волну пиара по поводу разработанной и имплиментированной в DIGITS сетки DetectNet. Сетка позиционируется как решение для поиска одинаковых/похожих объектов на изображении.