Детектирование аномалий — интересная задача машинного обучения. Не существует какого-то определенного способа ее решения, так как каждый набор данных имеет свои особенности. Но в то же время есть несколько подходов, которые помогают добиться успеха. Я хочу рассказать про один из таких подходов — автоенкодеры.
Рубрика «autoencoder»
Детектирование аномалий с помощью автоенкодеров на Python
2020-03-09 в 6:19, admin, рубрики: anomaly detection, autoencoder, machine learning, python, pytorch, sklearn, автоенкодер, автокодировщик, машинное обучение, ПрограммированиеОсновы deep learning на примере дебага автоэнкодера, часть №1
2020-01-15 в 8:18, admin, рубрики: autoencoder, beginners, keras, machine learning, ml, TensorFlow, машинное обучениеЕсли почитать обучение по автоэнкодерам на сайте keras.io, то один из первых посылов там звучит примерно так: на практике автоэнкодеры почти никогда не используются, но про них часто рассказывают в обучалках и народу заходит, поэтому мы решили написать свою обучалку про них:
Their main claim to fame comes from being featured in many introductory machine learning classes available online. As a result, a lot of newcomers to the field absolutely love autoencoders and can't get enough of them. This is the reason why this tutorial exists!
Тем не менее, одна из практических задач, для которых их вполне себе можно применять — поиск аномалий, и лично мне в рамках вечернего проекта потребовался именно он.
На просторах интернетов есть очень много туториалов по автоэнкодерам, нафига писать еще один? Ну, если честно, тому было несколько причин:
- Сложилось ощущение, что на самом деле туториалов примерно 3 или 4, все остальные их переписывали своими словами;
- Практически все — на многострадальном MNIST'е с картинками 28х28;
- На мой скромный взгляд — они не вырабатывают интуицию о том, как это все должно работать, а просто предлагают повторить;
- И самый главный фактор — лично у меня при замене MNIST'а на свой датасет — оно все тупо переставало работать.
Дальше описан мой путь, на котором набиваются шишки. Если взять любую из предложенных плоских (не сверточных) моделей из массы туториалов и втупую ее скопипастить — то ничего, как это ни удивительно, не работает. Цель статьи — разобраться почему и, как мне кажется, получить какое-то интуитивное понимание о том, как это все работает.
Я не специалист по машинному обучению и использую подходы, к которым привык в повседневной работе. Для опытных data scientists наверное вся эта статья будет дикой, а для начинающих, как мне кажется, может что-то новое и встретится.
Автоэнкодеры и сильный искусственный интеллект
2018-08-16 в 20:48, admin, рубрики: autoencoder, автоэнкодер, Алгоритмы, искусственный интеллектТеория автоэнкодеров и генерирующих моделей последнее время получила серьезное развитие, но достаточно мало работ посвящено тому, как можно использовать их в задачах распознавания. При этом свойство автоэнкодеров получать скрытую параметрическую модель данных и математические следствия из этого дают возможность связать их с Байесовскими методами принятия решения.
В статье предложен оригинальный математический аппарат «набор автоэнкодеров с общим латентным пространством», который позволяет выделять абстрактные понятия из входных данных и демонстрирует способность к «one-shot learning». Кроме того, с его помощью можно преодолеть многие фундаментальные проблемы современных алгоритмов машинного обучения, основанных на многослойных сетях и подходе «Deep learning».
Читать полностью »
Введение в состязательные сети
2018-05-20 в 7:50, admin, рубрики: adversarial, autoencoder, deep learning, domain adaptation, machine learning, neural networks, python, pytorch, Блог компании Отус, машинное обучениеВсем привет. Этой статьей я начинаю серию рассказов о состязательный сетях. Как и в предыдущей статье я подготовил соответствующий докер-контейнер в котором уже все готово для того чтобы воспроизвести то что написано здесь ниже. Я не буду копировать весь код из примера сюда, только основные его части, поэтому, для удобства советую иметь его рядом для более простого понимания. Докер контейнер доступен здесь, а ноутбук, utils.py и докерфайл здесь.
Несмотря на то, что фреймворк состязательных сетей был предложен Йеном Гудфеллоу в его уже знаменитой работе Generative Adversarial Networks ключевая идея пришла к нему из работ по доменной адаптации(Domain adaptation), поэтому и начнем мы обсуждение состязательных сетей именно с этой темы.
Представьте, что у вас есть два источниках данных о похожих наборах объектов. Например это могут быть медицинские записи разных социально-демографических групп(мужчины/женщины, взрослые/дети, азиаты/европейцы...). Типичные анализы крови представителей разных групп будут отличаться, поэтому модель, предсказывающая, скажем, риск сердечно-сосудистых заболеваний(ССЗ), обученная на представителях одной выборки не может применяться к представителям другой выборки.
Учим робота готовить пиццу. Часть 1: Получаем данные
2017-08-11 в 13:19, admin, рубрики: autoencoder, keras, machine learning, python, машинное обучение
Автор изображения: Chuchilko
Не так давно, после завершения очередного конкурса на Kaggle — вдруг возникла идея попробовать сделать тестовое ML-приложение.
Например, такое: "помоги роботу сделать пиццу".
Разумеется, основная цель этого ровно та же — изучение нового.
Захотелось разобраться, как работают генеративные нейронные сети (Generative Adversarial Networks — GAN).
Ключевой идеей было обучить GAN, который по выбранным ингредиентам сам собирает картинку пиццы.
Ну что ж, приступим.
Автоэнкодеры в Keras, Часть 6: VAE + GAN
2017-07-01 в 17:40, admin, рубрики: autoencoder, deep learning, GAN, keras, machine learning, mnist, python, Алгоритмы, математика, машинное обучение, обработка изображенийСодержание
- 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
В позапрошлой части мы создали CVAE автоэнкодер, декодер которого умеет генерировать цифру заданного лейбла, мы также попробовали создавать картинки цифр других лейблов в стиле заданной картинки. Получилось довольно хорошо, однако цифры генерировались смазанными.
В прошлой части мы изучили, как работают GAN’ы, получив довольно четкие изображения цифр, однако пропала возможность кодирования и переноса стиля.
В этой части попробуем взять лучшее от обоих подходов путем совмещения вариационных автоэнкодеров (VAE) и генеративных состязающихся сетей (GAN).
Подход, который будет описан далее, основан на статье [Autoencoding beyond pixels using a learned similarity metric, Larsen et al, 2016].
Иллюстрация из [1]
Читать полностью »
Автоэнкодеры в Keras, Часть 4: Conditional VAE
2017-06-26 в 10:25, admin, рубрики: autoencoder, deep learning, keras, machine learning, mnist, python, Алгоритмы, математика, машинное обучение, обработка изображенийСодержание
- 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
В прошлой части мы познакомились с вариационными автоэнкодерами (VAE), реализовали такой на keras, а также поняли, как с его помощью генерировать изображения. Получившаяся модель, однако, обладала некоторыми недостатками:
- Не все цифры получилось хорошо закодировать в скрытом пространстве: некоторые цифры либо вообще отсутствовали, либо были очень смазанными. В промежутках между областями, в которых были сконцентрированы варианты одной и той же цифры, находились вообще какие-то бессмысленные иероглифы.
Что тут писать, вот так выглядели сгенерированные цифры:Картинка
- Сложно было генерировать картинку какой-то заданной цифры. Для этого надо было смотреть, в какую область латентного пространства попадали изображения конкретной цифры, и сэмплить уже откуда-то оттуда, а тем более было сложно генерировать цифру в каком-то заданном стиле.
В этой части мы посмотрим, как можно лишь совсем немного усложнив модель преодолеть обе эти проблемы, и заодно получим возможность генерировать картинки новых цифр в стиле другой цифры – это, наверное, самая интересная фича будущей модели.
Автоэнкодеры в Keras, Часть 3: Вариационные автоэнкодеры (VAE)
2017-06-24 в 13:04, admin, рубрики: autoencoder, deep learning, keras, machine learning, mnist, python, Алгоритмы, математика, машинное обучение, обработка изображенийСодержание
- 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
В прошлой части мы уже обсуждали, что такое скрытые переменные, взглянули на их распределение, а также поняли, что из распределения скрытых переменных в обычных автоэнкодерах сложно генерировать новые объекты. Для того чтобы можно было генерировать новые объекты, пространство скрытых переменных (latent variables) должно быть предсказуемым.
Вариационные автоэнкодеры (Variational Autoencoders) — это автоэнкодеры, которые учатся отображать объекты в заданное скрытое пространство и, соответственно, сэмплить из него. Поэтому вариационные автоэнкодеры относят также к семейству генеративных моделей.
Автоэнкодеры в Keras, Часть 2: Manifold learning и скрытые (latent) переменные
2017-06-23 в 11:40, admin, рубрики: autoencoder, big data, deep learning, keras, machine learning, python, метки: autoencoderСодержание
- 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
Для того, чтобы лучше понимать, как работают автоэнкодеры, а также чтобы в последствии генерировать из кодов что-то новое, стоит разобраться в том, что такое коды и как их можно интерпретировать.
Читать полностью »
Автоэнкодеры в Keras, Часть 1: Введение
2017-06-23 в 11:38, admin, рубрики: autoencoder, big data, deep learning, keras, machine learning, pythonАвтоэнкодеры в Keras
Часть 1: Введение
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
Читать полностью »