brmiversity: Um lá inteligence a teoretická informatika



Podobné dokumenty
brmiversity: Um lá inteligence a teoretická informatika

brmiversity: Um lá inteligence a teoretická informatika

Asociativní sítě (paměti) Asociace známého vstupního vzoru s daným výstupním vzorem. Typická funkce 1 / 44

Umělé neuronové sítě

brmiversity: Um lá inteligence a teoretická informatika

5. Umělé neuronové sítě. neuronové sítě. Umělé Ondřej Valenta, Václav Matoušek. 5-1 Umělá inteligence a rozpoznávání, LS 2015

brmiversity: Um lá inteligence a teoretická informatika

Soft Computing (SFC) 2014/2015 Demonstrace u ení sít RCE, Java aplikace

ZÍSKÁVÁNÍ ZNALOSTÍ Z DATABÁZÍ

ZÍSKÁVÁNÍ ZNALOSTÍ Z DATABÁZÍ

Neuronové sítě AIL002. Iveta Mrázová 1 František Mráz 2. Neuronové sítě. 1 Katedra softwarového inženýrství. 2 Kabinet software a výuky informatiky

Vektor náhodných veli in - práce s více prom nnými

1. (18 bod ) Náhodná veli ina X je po et rub p i 400 nezávislých hodech mincí. a) Pomocí ƒeby²evovy nerovnosti odhadn te pravd podobnost

Využití metod strojového učení v bioinformatice David Hoksza

Projekční algoritmus. Urychlení evolučních algoritmů pomocí regresních stromů a jejich zobecnění. Jan Klíma

brmiversity: Um lá inteligence a teoretická informatika

brmiversity: Um lá inteligence a teoretická informatika

R zné algoritmy mají r znou složitost

ADT STROM Lukáš Foldýna

Státnice odborné č. 19

Umělá inteligence I. Roman Barták, KTIML.

Pravd podobnost a statistika - cvi ení. Simona Domesová místnost: RA310 (budova CPIT) web:

T i hlavní v ty pravd podobnosti

2C Tisk-ePROJEKTY

Evoluční algoritmy. Podmínka zastavení počet iterací kvalita nejlepšího jedince v populaci změna kvality nejlepšího jedince mezi iteracemi

Algoritmy a struktury neuropočítačů ASN P9 SVM Support vector machines Support vector networks (Algoritmus podpůrných vektorů)

Statistika pro geografy. Rozd lení etností DEPARTMENT OF GEOGRAPHY

Architektura - struktura sítě výkonných prvků, jejich vzájemné propojení.

UČENÍ BEZ UČITELE. Václav Hlaváč

Aplikace pravd podobnostních model v kurzovém sázení

Katedra kybernetiky laboratoř Inteligentní Datové Analýzy (IDA) Katedra počítačů, Computational Intelligence Group

3. Vícevrstvé dopředné sítě

Dobývání znalostí. Doc. RNDr. Iveta Mrázová, CSc. Katedra teoretické informatiky Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy v Praze

bin arn ı vyhled av an ı a bst Karel Hor ak, Petr Ryˇsav y 23. bˇrezna 2016 Katedra poˇ c ıtaˇ c u, FEL, ˇ CVUT

P íklady k prvnímu testu - Pravd podobnost

Datové struktury Úvod

Genetické algoritmy. Informační a komunikační technologie ve zdravotnictví

nazvu obecnou PDR pro neznámou funkci

Programování 3. hodina. RNDr. Jan Lánský, Ph.D. Katedra informatiky a matematiky Fakulta ekonomických studií Vysoká škola finanční a správní 2015

Ergodické Markovské et zce

Emergence chování robotických agentů: neuroevoluce

Adresní vyhledávání (přímý přístup, zřetězené a otevřené rozptylování, rozptylovací funkce)

Binární vyhledávací stromy pokročilé partie

P íklad 1 (Náhodná veli ina)

Strukturální regresní modely. určitý nadhled nad rozličnými typy modelů

Klasifikace a rozpoznávání. Lineární klasifikátory

ČÁST PÁTÁ POZEMKY V KATASTRU NEMOVITOSTÍ

1. Spo t te limity (m ºete pouºívat l'hospitalovo pravidlo) x cotg x 1. c) lim. g) lim e x 1. cos(x) =

Lineární klasifikátory

na za átku se denuje náhodná veli ina

B, e²te následující rekurenci n kterou z metod z kapitoly o sumách: (a j b k a k b j ) 2

FAKULTA INFORMATIKY A MANAGEMENTU UNIVERZITA HRADEC KRÁLOVÉ SEMESTRÁLNÍ PRÁCE. Modely operačního výzkumu 1. Studijní obor:

Přednáška 13 Redukce dimenzionality

Neuronové sít. aneb to málo, co o nich vím. J. Doubravová. Seminá o seismologickém softwaru, Teorie Ukázka Webnet a výhledy

Um lá inteligence II

Evoluční výpočetní techniky (EVT)

Úvodem Dříve les než stromy 3 Operace s maticemi

Jevy, nezávislost, Bayesova v ta

1 Data. 2 Výsledky m ení velikostí. Statistika velikostí výtrus. Roman Ma ák

EXEKUTORSKÝ ÚŘAD PLZEŇ-MĚSTO Soudní exekutor Mgr. Ing. Jiří Prošek

Algoritmy a struktury neuropočítačů ASN P3

Ing. Petr Hájek, Ph.D. Podpora přednášky kurzu Aplikace umělé inteligence

Státnice odborné č. 20

účetních informací státu při přenosu účetního záznamu,

Lineární Regrese Hašovací Funkce

Cvi ení 7. Docházka a testík - 15 min. Distfun 10 min. Úloha 1

-1- N á v r h ČÁST PRVNÍ OBECNÁ USTANOVENÍ. 1 Předmět úpravy

Typy umělých neuronových sítí

Stromy. Strom: souvislý graf bez kružnic využití: počítačová grafika seznam objektů efektivní vyhledávání výpočetní stromy rozhodovací stromy

Zápo tová písemná práce. 1 z p edm tu 01MAB3 varianta A

EXEKUTORSKÝ ÚŘAD PLZEŇ-MĚSTO Soudní exekutor Mgr. Ing. Jiří Prošek

Oborové číslo Hodnocení - část A Hodnocení - část B Hodnocení - část A+B

Lineární diskriminační funkce. Perceptronový algoritmus.

Úvod do optimalizace, metody hladké optimalizace

Genetické algoritmy. Vysoká škola ekonomická Praha. Tato prezentace je k dispozici na:

Základní prvky a všeobecná lyžařská průprava

Návrh Designu: Radek Mařík

Moderní systémy pro získávání znalostí z informací a dat

Výpočet dotace na jednotlivé druhy sociálních služeb

5.5 Evoluční algoritmy

VYUŽITÍ NEURONOVÝCH SÍTÍ PROSTŘEDÍ MATLAB K PREDIKCI HODNOT NÁKLADŮ PRO ELEKTRICKÉ OBLOUKOVÉ PECE

Hledání optimální polohy stanic a zastávek na tratích regionálního významu

Dynamické programování. Optimální binární vyhledávací strom

TECHNICKÉ KRESLENÍ A CAD

Zápo tová písemná práce. 1 z p edm tu 01RMF varianta A

Binární operace. Úvod. Pomocný text

5. Umělé neuronové sítě. Neuronové sítě

Jak se matematika poučila v biologii

170/2010 Sb. VYHLÁŠKA. ze dne 21. května 2010

Po etní geometrie. Výpo et délky p epony: c 2 = a 2 + b 2 Výpo et délky odv sny: a 2 = c 2 b 2, b 2 = c 2 a 2

Pokusné ověřování Hodina pohybu navíc. Často kladené otázky

7. Stropní chlazení, Sálavé panely a pasy - 1. část

Optimální rozdělující nadplocha 4. Support vector machine. Adaboost.

Klasifikace a rozpoznávání. Bayesovská rozhodovací teorie

Neuronové sítě (11. přednáška)

TESTY PRO PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY LIBERECKÝ KRAJ

Seminá e. Ing. Michal Valenta PhD. Databázové systémy BI-DBS ZS 2010/11, sem. 1-13

Příloha 3. Výpočet a měření pro účely kontroly pokrytí území signály mobilních širokopásmových datových sítí

ST2 - Cvi ení 1 STATISTICKÁ INDUKCE

Neuronové sítě Ladislav Horký Karel Břinda

Transkript:

brmiversity: Um lá inteligence a teoretická informatika P edná²ka. 9 Petr Baudi² pasky@ucw.cz brmlab 2011

Outline 1 Um lá inteligence 2 Neuronové sít 3 Evolu ní algoritmy 4 Datové struktury

Strojové u ení U ící se agent: Datový vstup a výstup, rozhodovací problém, uºitková funkce Máme trénovací mnoºinu U ení s u itelem vs. bez u itele Rozpoznávání vs. samoorganizace Nemáme trénovací mnoºinu Explorationexploitation dilemma Zp tnovazebné u ení

Strojové u ení nad daty Dnes: Máme trénovací a testovací data, hledáme hypotézu. Chceme e²it bu klasika ní nebo regresní úlohy. Parametrické vs. reprezenta ní metody.

Strojové u ení nad daty U ení s u itelem Prohledávání prostoru verzí Rozhodovací stromy Bayesovské u ení ƒásticové ltry Neuronové sít Support Vector Machines U ení bez u itele Karuhnenova-Loèveho transformace (PCA) Clusterování Kohonenovy mapy Lineární regrese

Rozhodovací stromy M jme databázi D jedinc ; jedinec je popsán p íznakovým vektorem atribut t; jedinec pat í do t ídy c Rozhodovací strom denuje posloupnost dotaz na atributy pro ur ení t ídy Bankovní klienti, expertní systémy Konstrukce: Algoritmus ID3 maximalizující informa ní zisk Informa ní entropie H = a (p a log 2 p a ) (a je konkr. hodnota konkr. atributu) Entropie je míra p ekvapení v mnoºin, chceme co nejv t²í redukci p ekvapení Výb r atribut nebo malý dataset: Pozor na p eu ení

Bayesovské u ení P(A B) = P(B A)P(A) P(B) Nasbírané pravd podobnosti, v rohodnost P(B A) Predikce pomocí Bayesova pravidla Preference jednoduchých hypotéz MAP, MDL, ML (maximální v rohodnost) Naivní Bayesovský klasikátor: P edpokládá podmín nou nezávislost atribut P(C x 1,..., x i ) = αp(c)π i P(x i C) EM algoritmus Estimation-maximization, st ídáme kroky

Support Vector Machines Kernelová metoda pouºívající reprezentanty Lineární separace podobn jako u perceptronu Maximalizujeme okraj, separátor popisujeme reprezentanty Remapování neseparabilních mnoºin kernelovou funkcí (mapování p es polynom i jinak)

Clusterování Chceme identikovat shluky dat (bod v n-rozm rném vektorovém prostoru) Hierarchické shlukování: Postupn spolu mergujeme oblaky bod se vzr stající maximální vzdáleností k-means: P edem daný po et k cluster s danými st edy; body volí nejbliº²í st ed, st edy iterativn p epo ítáváme

Otázky? P í²t : Strojové u ení zku²eností.

Outline 1 Um lá inteligence 2 Neuronové sít 3 Evolu ní algoritmy 4 Datové struktury

Asociativní pam ti Um lé neurony (výpo etní krabi ky) dostávají vstupy ( ísla) a na jejich Hidden základ generují výstup ( íslo) Input Dnes: Chceme vstup transformovat na n který nau ený vzor Heteroasociativní, autoasociativní a rozpoznávací sít Zp tná vazba (rekurence) sí nemusí být jednosm rná, ekáme na ustálení potenciál dynamický systém! Zajímavé jsou pevné body Skoková p enosová funkce, bipolární kódování Output

Hebb a BAM Hebbovské u ení: What res together, wires together. w ij = γx i y j W = W + x T y TODO: obrazek Bidirectional Associative Memory (BAM): Dvouvrstvá (a)synchronní rekurentní sí s obousm rnými synapsemi, neurony kaºdý s kaºdým Váhová matice W, jedna iterace je x W = y Atraktory jsou vlastní vektory, nech odpovídají vzor m Kapacita matice W je omezená (crosstalk); pro ortogonální vektory m 0.18n Korela ní matice; neortogonální vektory: pseudoinverzní matice

Konvergence BAM Zkonverguje vyhodnocování BAM?

Konvergence BAM Zkonverguje vyhodnocování BAM? Ano! Ale pro?

Konvergence BAM Zkonverguje vyhodnocování BAM? Ano! Ale pro? Vstup do sít by se m l blíºit p edchozímu vstupu Energetická funkce E( x, y) = 1 2 xw y T Lze ukázat, ºe v kaºdé iteraci energetická funkce klesne!

Konvergence BAM Zkonverguje vyhodnocování BAM? Ano! Ale pro? Vstup do sít by se m l blíºit p edchozímu vstupu Energetická funkce E( x, y) = 1 2 xw y T Lze ukázat, ºe v kaºdé iteraci energetická funkce klesne! Po et hodnot energetické funkce je kone ný QED

Hopeldova sí TODO: obrazek Jednovrstvá rekurentní sí, neurony kaºdý s kaºdým Rozpoznávání vzor (2D matice), optimaliza ní problémy U ení: w ij = m x s s=1 i y i s i j Rozpoznávání: Iterace do ustálení Pro nulovou diagonálu konverguje (d kaz energetickou funkcí)

Optimaliza ní úlohy Hopeld v model minimalizuje chybovou funkci je to e²ítko optimaliza ního problému! Vyjád íme-li jiný (lineární) optimaliza ní problém podle funkce a pak zp tn odvodíme váhy neuron, máme optimalizovátko Multiop Na konci je aktivní práv jeden neuron Chybová funkce E = i (x i 1) 2 Problém n v ºí, TSP

Stochastické u ení TODO: obrazek Hopeld v model na funkci E provádí hillclimbing Vºdy se hýbeme po svahu co nejstrm ji Funkce E má lokální minima, z nich se nedostaneme e²ení: Stochastické uhýbání ze svahu Simulované ºíhání (annealing): p E = 1 1+e E/T Aplikace na Hopeld v model: Boltzmann v stroj

Otázky? P í²t : Samoorganizace v rámci ANN.

Outline 1 Um lá inteligence 2 Neuronové sít 3 Evolu ní algoritmy 4 Datové struktury

Rekapitulace genetický algoritmus Populace e²ení (s ur itou strukturou), ohodnocovací funkce Máme populaci p edchozí generace, vyrábíme novou generaci (dokud nenajdeme optimum). Nová generace (dokud není plná) aplikuj genetické operátory: Vyber dva jedince z minulé populace (selekce) Vyrob dva nové jedince (k íºení) Mírn jedince uprav (mutace) Dvojici vloº do nové generace

Reprezenta ní schémata Popisujme e²ení jako binární et zec Schéma S je slovo v abeced 0, 1 a * (don't care) Schéma S reprezentuje mnoºinu e²ení ád schématu o(s), denující délka d(s), tness F (S)

Reprezenta ní schémata Popisujme e²ení jako binární et zec Schéma S je slovo v abeced 0, 1 a * (don't care) Schéma S reprezentuje mnoºinu e²ení ád schématu o(s), denující délka d(s), tness F (S) V ta o schématech: Schémata, která jsou krátká, nadpr m rná a malého ádu se v populaci exponenciáln mnoºí D kaz: Vliv operátor na atributy schémat Tedy na kódování záleºí! Vzpome te si p í²t : Exploration vs. exploitation problem!

Evolu ní a genetické programování Model programu: Lispový funkcionální model nebo kone ný automat Fitness: P esnost výpo tu (ano/ne, odchylka,... ) Mutace: P idání/odebrání stavu nebo volání (prodlouºení v tve programu) Crossover je problematický headless chicken! Lineární genetické programování: Imperativní programování, trackování registr, reprezentace pomocí bytecode Meta-Optimizing Semantic Evolutionary Search (MOSES)

Evolu ní strategie Evolvujeme nikoliv pouze jedince, ale i parametry evoluce Jedinec je (G, S), S = (M, L, R) M po et jedinc v populaci L po et potomk R po et rodi (gang bang) K íºení a mutace: Normální rozd lení, odchylky, rotace a pr m r

Otázky? P í²t : Koevoluce a otev ená evoluce (brmlife). Pravd podobnostní model GA.

Outline 1 Um lá inteligence 2 Neuronové sít 3 Evolu ní algoritmy 4 Datové struktury

Binární vyhledávací strom Binární strom hrany pouze sm rem dol, jeden ko en, kaºdý uzel má nula (list) aº dva syny Vyhledávací strom v²e v levém podstromu n v²e v pravém podstromu Vyhledávání cesta z ko enu k uzlu Vnit ní uzly data nebo navigace? Chceme operace INSERT, DELETE Naivn : INSERT do listu, rotace u DELETE

Binární vyhledávací strom Binární strom hrany pouze sm rem dol, jeden ko en, kaºdý uzel má nula (list) aº dva syny Vyhledávací strom v²e v levém podstromu n v²e v pravém podstromu Vyhledávání cesta z ko enu k uzlu Vnit ní uzly data nebo navigace? Chceme operace INSERT, DELETE Naivn : INSERT do listu, rotace u DELETE Jak vyrobit strom nad datasetem?

Binární vyhledávací strom Binární strom hrany pouze sm rem dol, jeden ko en, kaºdý uzel má nula (list) aº dva syny Vyhledávací strom v²e v levém podstromu n v²e v pravém podstromu Vyhledávání cesta z ko enu k uzlu Vnit ní uzly data nebo navigace? Chceme operace INSERT, DELETE Naivn : INSERT do listu, rotace u DELETE Jak vyrobit strom nad datasetem? Vyváºený strom hloubky podstrom se li²í jenom málo Ve vyváºeném strom trvá hledání O(log n) Jak vyrobit a udrºovat vyváºený strom?

Stromy rovnom rn rozloºených hodnot Hodnoty jsou rovnom rn rozloºené (t eba hashe) Je pot eba v bec vyvaºovat?

Splay stromy Zavedeme operaci splay rotaci uzlu zevnit stromu do ko ene FIND splay do ko ene INSERT do listu a splay DELETE vymyslete! Asymptoticky vyváºený strom

ƒerveno- erné stromy Idea: n které vnit ní uzly erven obarvíme; barvy opatrn st ídáme Ko en a virtuální listy jsou vºdy erné Oba synové erveného uzlu jsou erní Kaºdá cesta z ko ene do listu má stejný po et erných Je strom vyváºený?

ƒerveno- erné stromy Idea: n které vnit ní uzly erven obarvíme; barvy opatrn st ídáme Ko en a virtuální listy jsou vºdy erné Oba synové erveného uzlu jsou erní Kaºdá cesta z ko ene do listu má stejný po et erných Je strom vyváºený? Nejdel²í cesta je max. dvojnásobek nejkrat²í INSERT vloºíme ervený skorolist a opravíme obarvení DELETE vym níme za následující hodnotu, její p vodní uzel utrhneme a opravíme obarvení

AVL stromy Idea: Kaºdý uzel má balan ní faktor; men²í neº -1 nebo v t²í neº 1 je nutno opravit INSERT vloºíme, po cest do ko ene updatujeme a opravujeme balan ní faktor DELETE analogicky

Otázky? P í²t : B-stromy, haldy.

D kuji vám pasky@ucw.cz P í²t : Strojové u ení podle zku²eností v um lé inteligenci obecn a v rámci adaptivních agent. Neuronové sít. Datové struktury.