Detail předmětu

Machine Learning

FEKT-NSTUAk. rok: 2019/2020

Předmět se zabývá otázkou, jak konstruovat počítačové programy, které se automaticky zlepšují pomocí učení. Cílem předmětu je představit přehled základních typů algoritmů a postupů definujících strojové učení, které tvoří matematicko-logický základ oborů, jako jsou umělá inteligence, rozpoznání vzorů nebo dolování dat. Důraz je kladen zejména na řešení klasifikačních a optimalizačních úloh.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Karel Horák, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- navrhnout řešení klasifikační úlohy
- předzpracovat data a vybrat vhodnou množinu příznaků k modelování
- vybrat vhodný model a odhadnout jeho přesnost
- zdůvodnit vhodnost/nevhodnost různých řešení
- navrhnout řešení optimalizační úlohy
- vybrat pro daný typ optimalizační úlohy vhodnou optimalizační metodu

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia zejména v oblasti matematiky, statistiky a teorie pravděpodobnosti.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a cvičení. Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

Zápočet (projekt): 20 bodů.
Zkouška: 80 bodů.
Získání zápočtu není podmíněno počtem bodů získaných za projekt.

Osnovy výuky

1. Paradigmata strojového učení. Terminologie. Učení se konceptům. Základy teorie informace.
2. Statistika ve strojovém učení.
3. Učení založené na instancích.
4. Rozhodovací stromy.
5. Metody odhadu chyby modelu.
6. Chybové funkce. Předzpracování dat 1.
7. Předzpracování dat 2.
8. Genetické algoritmy. Diferenciální evoluce. Mravenčí kolonie.
9. Bayesovské učení.
10. Lineární regrese. Diskriminační analýza. Podpůrné vektory.
11. Meta-učení.
12. Učení bez učitele.

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnou studentům základní orientaci v klíčových algoritmech a teoriích strojového učení, důraz je kladen na oblasti klasifikace a optimalizace.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Povinná je registrace projektu a jeho odevzdání. Veškeré ostatní součásti výuky jsou nepovinné.

Základní literatura

Mitchell, Tom M. Machine learning. Boston : McGraw-Hill, 1997. 414 s. McGraw-Hill series in computer science. ISBN 0-07-042807-7. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-MN magisterský navazující

    obor MN-KAM , 2 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Karel Horák, Ph.D.

Osnova

Strojové učení jako spojení umělé inteligence a kognitivních věd. Výpočtové procesy související s učením. Výběr učícího algoritmu.
Trénovací a testovací data. Prostor učení. Učení a vyhledávání.
Přirozené a lidské učení. Jazyk reprezentace problému. Algoritmy učení s numerickými a symbolickými vstupy.
Metody indukce rozhodovacích stromů. Výskyt šumu, neúplný popis příkladů.
Převod rozhodovacích stromů na produkční pravidla, generování pravidel.
Perceptrony. Logické neuronové sítě.
Kohonenovy mapy.
Genetické algoritmy, genetické programování. Srovnání s~biologickými systémy.
Rozpoznávání vzorů. Generalizace. Metoda nejbližšího souseda (k-NN).
Učení z instancí (IBL algoritmy).
Bayesovské klasifikátory.
Stimulované učení.
Popis a ukázky aplikací.

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Karel Horák, Ph.D.

Osnova

Úvod, školení o bezpečnosti.
Seznámení s problematikou rozhodovacích stromů, seznámení s programem SEE5.
Praktický příklad použití programu See5 pro práci s rozhodovacími stromy.
Seznámení s genetickými algoritmu, seznámení s toolboxem programu Matlab pro práci s gen. algoritmy.
Praktické příklady použití genetického algoritmu.
Seznámení s metodami IBL pro rozpoznávání rukopisu.
Zadání samostatné práce.
Samostatná práce.
Samostatná práce.
Samostatná práce. Odevzdání.
Samostatná práce. Prezentace.