Привет, Хабр! В последнее время машинное обучение и data science в целом приобретают все большую популярность. Постоянно появляются новые библиотеки и для тренировки моделей машинного обучения может потребоваться совсем немного кода. В такой ситуации можно забыть, что машинное обучение — не самоцель, а инструмент для решения какой-либо задачи. Мало сделать работающую модель, не менее важно качественно презентовать результаты анализа или сделать работающий продукт.

Я хотел бы рассказать о том, как создал проект по распознаванию рукописного ввода цифр с моделями, которые дообучаются на нарисованных пользователями цифрах. Используется две модели: простая нейронная сеть (FNN) на чистом numpy и сверточная сеть (CNN) на Tensorflow. Вы сможете узнать, как сделать практически с нуля следующее:

• создать простой сайт с использованием Flask и Bootstrap;
• разместить его на платформе Heroku;
• реализовать сохранение и загрузку данных с помощью облака Amazon s3;
• собрать собственный датасет;
• натренировать модели машинного обучения (FNN и CNN);
• сделать возможность дообучения этих моделей;
• сделать сайт, который сможет распознавать нарисованные изображения;

Для полного понимания проекта желательно знать как работает deep learning для распознавания изображений, иметь базовые знания о Flask и немного разбираться в HTML, JS и CSS.

Содержание

• Часть 1: Введение
  
• Часть 2: Manifold learning и скрытые (latent) переменные
  
• Часть 3: Вариационные автоэнкодеры (VAE)
  
• Часть 4: Conditional VAE
  
• Часть 5: GAN (Generative Adversarial Networks) и tensorflow
  
• Часть 6: VAE + GAN
  

Во время погружения в Deep Learning зацепила меня тема автоэнкодеров, особенно с точки зрения генерации новых объектов. Стремясь улучшить качество генерации, читал различные блоги и литературу на тему генеративных подходов. В результате набравшийся опыт решил облечь в небольшую серию статей, в которой постарался кратко и с примерами описать все те проблемные места с которыми сталкивался сам, заодно вводя в синтаксис Keras.

Автоэнкодеры

Автоэнкодеры — это нейронные сети прямого распространения, которые восстанавливают входной сигнал на выходе. Внутри у них имеется скрытый слой, который представляет собой код, описывающий модель. Автоэнкодеры конструируются таким образом, чтобы не иметь возможность точно скопировать вход на выходе. Обычно их ограничивают в размерности кода (он меньше, чем размерность сигнала) или штрафуют за активации в коде. Входной сигнал восстанавливается с ошибками из-за потерь при кодировании, но, чтобы их минимизировать, сеть вынуждена учиться отбирать наиболее важные признаки.



Кому интересно, добро пожаловать под кат

Рекуррентные нейронные сети

Люди не начинают думать с чистого листа каждую секунду. Читая этот пост, вы понимаете каждое слово, основываясь на понимании предыдущего слова. Мы не выбрасываем из головы все и не начинаем думать с нуля. Наши мысли обладают постоянством.

Традиционные нейронные сети не обладают этим свойством, и в этом их главный недостаток. Представим, например, что мы хотим классифицировать события, происходящие в фильме. Непонятно, как традиционная нейронная сеть могла бы использовать рассуждения о предыдущих событиях фильма, чтобы получить информацию о последующих.

Решить эту проблемы помогают рекуррентые нейронные сети (Recurrent Neural Networks, RNN). Это сети, содержащие обратные связи и позволяющие сохранять информацию.

Введение

Представляем третью (и последнюю) 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).

Переобучение (overfitting) — одна из проблем глубоких нейронных сетей (Deep Neural Networks, DNN), состоящая в следующем: модель хорошо объясняет только примеры из обучающей выборки, адаптируясь к обучающим примерам, вместо того чтобы учиться классифицировать примеры, не участвовавшие в обучении (теряя способность к обобщению). За последние годы было предложено множество решений проблемы переобучения, но одно из них превзошло все остальные, благодаря своей простоте и прекрасным практическим результатам; это решение — Dropout (в русскоязычных источниках — “метод прореживания”, “метод исключения” или просто “дропаут”).

Все уже много раз слышали про конкурс по машинному обучению от Билайн и даже читали статьи (раз, два). Теперь конкурс закончился, и так вышло, что первое место досталось мне. И хотя от предыдущих участников меня и отделяли всего сотые доли процента, я все же хотел бы рассказать, что же такого особенного сделал. На самом деле — ничего невероятного.

Превью

Здравствуй, Хабр! 25-го апреля 2016 года закончилось 3-х месячное напряженное соревнование Home Depot Product Search Relevance в котором нашей команде Turing Test (Igor Buinyi, Kostiantyn Omelianchuk, Chenglong Chen) удалось не только неплохо разобраться с Natural Language Processing и ML, но и занять 3-е место из 2125 команд. Полное описание нашего решения и код доступны тут, краткое интервью тут, а цель этой публикации не только рассказать о решении, которое принесло нам такой результат, но и о тех трудностях и переживаниях, через которые нам довелось пройти во время соревнования.

Во многих алгоритмах машинного обучения, в том числе в нейронных сетях, нам постоянно приходится иметь дело со взвешенной суммой или, иначе, линейной комбинацией компонент входного вектора. А в чём смысл получаемого скалярного значения?

В статье попробуем ответить на этот вопрос с примерами, формулами, а также множеством иллюстраций и кода на Python, чтобы вы могли легко всё воспроизвести и поставить свои собственные эксперименты.

Обычно модели машинного обучения строят в jupyter-ноутбуках, код которых выглядит, мягко говоря, не очень — длинные простыни из лапши выражений и вызовов "на коленке" написанных функций. Понятно, что такой код почти невозможно поддерживать, поэтому каждый проект переписывается чуть ли не с нуля. А о внедрении этого кода в production даже подумать страшно.

Поэтому сегодня представляем на ваш строгий суд превью python'овской библиотеки по работе с датасетами и data science моделями. С ее помощью ваш код на python'е может выглядеть так:

my_dataset.
    load('/some/path').
    normalize().
    resize(shape=(256, 256, 256)).
    random_rotate(angle=(-30, 30)).
    random_crop(shape=(64, 64, 64))

for i in range(MAX_ITER):
    batch = my_dataset.next_batch(BATCH_SIZE, shuffle=True)
    # обучаем модель, подавая ей батчи с данными    

В этой статье вы узнаете об основных классах и методах, которые помогут сделать ваш код простым, понятным и удобным.

Облако слов для кликбейта

TL;DR: Я добился точности распознавания кликбейта 99,2% на тестовых данных по особенностям заголовка и контента. Код доступен в репозитории GitHub.

Когда-то в прошлом я написал статью о выявлении кликбейта. Та статья получила хорошие отклики, а также много критики. Некоторые сказали, что нужно учитывать содержимое сайта, другие просили больше примеров из разных источников, а некоторые предложили попробовать методы глубинного обучения.

В этой статье я постараюсь решить эти вопросы и вывести выявление кликбейта на новый уровень.

Деревья принятия решений являются удобным инструментом в тех случаях, когда требуется не просто классифицировать данные, но ещё и объяснить почему тот или иной объект отнесён к какому-либо классу.

Давайте сначала, для полноты картины, рассмотрим природу энтропии и некоторые её свойства. Затем, на простом примере, увидим каким образом использование энтропии помогает при создании классификаторов. После чего, в общих чертах сформулируем алгоритм построения дерева принятия решений и его особенности.

Привет, Хабр. Это пост-отчет-тьюториал про беспилотные автомобили — как (начать) делать свой без расходов на оборудование. Весь код доступен на github, и помимо прочего вы научитесь легко генерить такие класные картинки:

Поехали!

Добро пожаловать во вторую часть руководства по нейронным сетям. Сразу хочу принести извинения всем кто ждал вторую часть намного раньше. По определенным причинам мне пришлось отложить ее написание. На самом деле я не ожидал, что у первой статьи будет такой спрос и что так много людей заинтересует данная тема. Взяв во внимание ваши комментарии, я постараюсь предоставить вам как можно больше информации и в то же время сохранить максимально понятный способ ее изложения. В данной статье, я буду рассказывать о способах обучения/тренировки нейросетей (в частности метод обратного распространения) и если вы, по каким-либо причинам, еще не прочитали первую часть, настоятельно рекомендую начать с нее. В процессе написания этой статьи, я хотел также рассказать о других видах нейросетей и методах тренировки, однако, начав писать про них, я понял что это пойдет вразрез с моим методом изложения. Я понимаю, что вам не терпится получить как можно больше информации, однако эти темы очень обширны и требуют детального анализа, а моей основной задачей является не написать очередную статью с поверхностным объяснением, а донести до вас каждый аспект затронутой темы и сделать статью максимально легкой в освоении. Спешу расстроить любителей “покодить”, так как я все еще не буду прибегать к использованию языка программирования и буду объяснять все “на пальцах”. Достаточно вступления, давайте теперь продолжим изучение нейросетей.

15 февраля стартует Machine Learning Boot Camp III — третье состязание по машинному обучению и анализу данных от Mail.Ru Group. Сегодня рассказываем о прошедшем контесте и открываем тайны нового! Итак, в ходе предстоящего конкурса нужно будет угадать, останется ли участник в онлайн-игре или уйдет из нее. Выборки для задачи построены на двенадцати игровых признаках для 25000 пользователей. Естественно, все данные анонимизированы.

В предыдущей статье мы обсудили как натренировать чат-бот на базе рекуррентной нейронной сети на AWS GPU инстансе. Сегодня мы увидим, как легко можно обучить такую же сеть с помощью Google Cloud ML и Google Cloud Shell. Благодаря Google Cloud Shell не нужно будет делать практически ничего на локальном компьютере! Кстати, сеть из прошлой статьи мы взяли лишь для примера, можно спокойно брать любую другую сеть, которая использует TensorFlow.

В подавляющем большинстве источников информации о нейронных сетях под «а теперь давайте обучим нашу сеть» понимается «скормим целевую функцию оптимизатору» лишь с минимальной настройкой скорости обучения. Иногда говорится, что обновлять веса сети можно не только стохастическим градиентным спуском, но безо всякого объяснения, чем же примечательны другие алгоритмы и что означают загадочные и в их параметрах. Даже преподаватели на курсах машинного обучения зачастую не заостряют на этом внимание. Я бы хотел исправить недостаток информации в рунете о различных оптимизаторах, которые могут встретиться вам в современных пакетах машинного обучения. Надеюсь, моя статья будет полезна людям, которые хотят углубить своё понимание машинного обучения или даже изобрести что-то своё.

Под катом много картинок, в том числе анимированных gif.

Фильтр Калмана — это, наверное, самый популярный алгоритм фильтрации, используемый во многих областях науки и техники. Благодаря своей простоте и эффективности его можно встретить в GPS-приемниках, обработчиках показаний датчиков, при реализации систем управления и т.д.

Про фильтр Калмана в интернете есть очень много статей и книг (в основном на английском), но у этих статей довольно большой порог вхождения, остается много туманных мест, хотя на самом деле это очень ясный и прозрачный алгоритм. Я попробую рассказать о нем простым языком, с постепенным нарастанием сложности.

В современном мире часто приходится сталкиваться с проблемой рекомендации товаров или услуг пользователям какой-либо информационной системы. В старые времена для формирования рекомендаций обходились сводкой наиболее популярных продуктов: это можно наблюдать и сейчас, открыв тот же Google Play. Но со временем такие рекомендации стали вытесняться таргетированными (целевыми) предложениями: пользователям рекомендуются не просто популярные продукты, а те продукты, которые наверняка понравятся именно им. Не так давно компания Netflix проводила конкурс с призовым фондом в 1 миллион долларов, задачей которого стояло улучшение алгоритма рекомендации фильмов (подробнее). Как же работают подобные алгоритмы?

В данной статье рассматривается алгоритм коллаборативной фильтрации по схожести пользователей, определяемой с использованием косинусной меры, а также его реализация на python.

В процессе подготовки задачи для вступительного испытания на летнюю школу GoTo, мы обнаружили, что на русском языке практически отсутствует качественное описание основных метрик ранжирования (задача касалась частного случая задачи ранжирования — построения рекомендательного алгоритма). Мы в E-Contenta активно используем различные метрики ранжирования, поэтому решили исправить это недоразуменее, написав эту статью.

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.