Bevezetés a mesterséges intelligencia mély tanulás eszközrendszerébe

Hasonló dokumentumok
A kibontakozó új hajtóerő a mesterséges intelligencia

Deep Learning a gyakorlatban Python és LUA alapon Tanítás: alap tippek és trükkök

Deep Learning a gyakorlatban Python és LUA alapon Bevezetés

Neurális hálózatok elméleti alapjai TULICS MIKLÓS GÁBRIEL

Deep Learning a gyakorlatban Python és LUA alapon Felhasználói viselkedés modellezés

Visszacsatolt (mély) neurális hálózatok

Konvolúciós neurális hálózatok (CNN)

Deep Learning a gyakorlatban Python és LUA alapon Hogyan tovább?

BIG DATA ÉS GÉPI TANULÁS KÖRNYEZET AZ MTA CLOUD-ON KACSUK PÉTER, NAGY ENIKŐ, PINTYE ISTVÁN, HAJNAL ÁKOS, LOVAS RÓBERT

Információs Rendszerek Szakirány

Aradi Bernadett. 2017/18 ősz. TensorFlow konvolúciós hálózatokhoz 2017/18 ősz 1 / 11

Takács Árpád K+F irányok

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Méréstechnika és Információs rendszerek Tanszék. Neurális hálók. Pataki Béla

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Méréstechnika és Információs rendszerek Tanszék. Neurális hálók 2. Pataki Béla

Mit látnak a robotok? Bányai Mihály Matemorfózis, 2017.

Neurális hálózatok bemutató

Bodó / Csató / Gaskó / Sulyok / Simon október 9. Matematika és Informatika Tanszék Babeş Bolyai Tudományegyetem, Kolozsvár

Statisztikai eljárások a mintafelismerésben és a gépi tanulásban

Hibadetektáló rendszer légtechnikai berendezések számára

Copyright 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.

Felhő alapú hálózatok Konténerek orkesztrálása Simon Csaba. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

Deep Learning: Mélyhálós Tanulás

Innovatív trendek a BI területén

Google App Engine az Oktatásban 1.0. ügyvezető MattaKis Consulting

Párhuzamos és Grid rendszerek

Neurális hálózatok.... a gyakorlatban

KONVOLÚCIÓS NEURONHÁLÓK. A tananyag az EFOP pályázat támogatásával készült.

The nontrivial extraction of implicit, previously unknown, and potentially useful information from data.

Tanulás az idegrendszerben. Structure Dynamics Implementation Algorithm Computation - Function

Deep learning szoftverek

A CUDA előnyei: - Elszórt memória olvasás (az adatok a memória bármely területéről olvashatóak) PC-Vilag.hu CUDA, a jövő technológiája?!

Projekt beszámoló. NEWSIT News basedearlywarning System forintradaytrading: Hír alapú Korai Figyelmeztető Rendszer Napon belüli Kereskedéshez

Alter Róbert Báró Csaba Sensor Technologies Kft

IV.7 MÓDSZER KIDOLGOZÁSA FELHASZNÁLÓI ADATOK VÉDELMÉRE MOBIL ALKALMAZÁSOK ESETÉN

Az MTA Cloud a tudományos alkalmazások támogatására. Kacsuk Péter MTA SZTAKI

Big Data tömeges adatelemzés gyorsan

Utolsó módosítás:

Android Pie újdonságai

Adatbázis rendszerek 7. előadás State of the art

GPU-Accelerated Collocation Pattern Discovery

IBM SPSS Modeler 18.2 Újdonságok

Az NIIF új szuperszámítógép infrastruktúrája Új lehetőségek a kutatói hálózatban

Webes alkalmazások fejlesztése Bevezetés. Célkitűzés, tematika, követelmények. A.NET Core keretrendszer

Gyors sikerek adatbányászati módszerekkel

Intelligens Rendszerek Gyakorlata. Neurális hálózatok I.

Teljesen elosztott adatbányászat alprojekt

Intelligens orvosi műszerek VIMIA023

Webes alkalmazások fejlesztése Bevezetés. Célkitűzés, tematika, követelmények. A.NET Core keretrendszer

Félreértések elkerülése érdekében kérdezze meg rendszergazdáját, üzemeltetőjét!

YANG ZIJIAN GYŐZŐ 杨子剑

Modellkiválasztás és struktúrák tanulása

Folyamatmodellezés és eszközei. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

Informatikai Tesztek Katalógus

Magic xpi 4.0 vadonatúj Architektúrája Gigaspaces alapokon

A Jövő Internet Nemzeti Kutatási Program bemutatása

Veeam Agent for Windows and Linux

Mesterséges Intelligencia Elektronikus Almanach. Konzorciumi partnerek

Osztott alkalmazások fejlesztési technológiái Áttekintés

Composable Infrastruktúra

TELJESÍTÉNYMÉRÉS FELHŐ ALAPÚ KÖRNYEZETBEN AZURE CLOUD ANALÍZIS

SZTE Nyílt Forrású Szoftverfejlesztő és Minősítő Kompetencia Központ

Feltörekvő technológiák: seam, drools, richfaces és társai a JBossban

Fejlesztés, működtetés, felügyelet Hatékony infrastruktúra IBM szoftverekkel

BIG DATA ELEMZÉSEK LEHETŐSÉGEI

OPENCV TELEPÍTÉSE SZÁMÍTÓGÉPES LÁTÁS ÉS KÉPFELDOLGOZÁS. Tanács Attila Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika Tanszék Szegedi Tudományegyetem

Szoftveripar és üzleti modellek

WEB alapú kataszter információs rendszer Koszovóban KCLIS

Component Soft és tovább

Big Data: a több adatnál is több

Infor PM10 Üzleti intelligencia megoldás

A hibrid DB cloud biztonsági eszköztára. Kóródi Ferenc Budapest,

FELHŐ és a MAINFRAME. Irmes Sándor

Adatbázis és alkalmazás konszolidáció Oracle SPARC T4/5 alapon

A felhőről általában. Kacsuk Péter MTA SZTAKI

Gyakorlatok. VITMMA09 Okos város MSc mellékspecializáció

Mesterséges Intelligencia Elektronikus Almanach. MI Almanach projektismertetı rendezvény április 29., BME, I. ép., IB.017., 9h-12h.

Játékos tanulás a felhőn számítógépes társsal, mentorral

SAT probléma kielégíthetőségének vizsgálata. masszív parallel. mesterséges neurális hálózat alkalmazásával


Az Oracle Fusion szakértői szemmel

Vezetést segítő funkciók fejlesztése okostelefonra mély tanulás alapon

OpenCL alapú eszközök verifikációja és validációja a gyakorlatban

Big Data adattárházas szemmel. Arató Bence ügyvezető, BI Consulting

Amazon Web Services. Géhberger Dániel Szolgáltatások és alkalmazások március 28.

Bevezetés, platformok. Léczfalvy Ádám

OpenCL - The open standard for parallel programming of heterogeneous systems

CMDB architektúra megjelenítése SAMU-val Rugalmas megoldás. ITSMF Bekk Nándor Magyar Telekom / IT szolgáltatás menedzsment központ

Bevezetés. Dr. Iványi Péter

BEKE ANDRÁS, FONETIKAI OSZTÁLY BESZÉDVIZSGÁLATOK GYAKORLATI ALKALMAZÁSA

OSINT. Avagy az internet egy hacker szemszögéből

A Java EE 5 plattform

Történet John Little (1970) (Management Science cikk)

Új módszerek és eszközök infokommunikációs hálózatok forgalmának vizsgálatához

Utolsó módosítás:

A DevOps-kultúra eszközei

Új technológiák az Ubuntuban. Új fejlesztések Amik egy éven belül jelenhetnek meg az Ubuntuban

stratégiai kutatási terve

Párhuzamos programozási platformok

FELÜGYELT ÉS MEGERŐSÍTÉSES TANULÓ RENDSZEREK FEJLESZTÉSE

I. LABOR -Mesterséges neuron

Átírás:

Bevezetés a mesterséges intelligencia mély tanulás eszközrendszerébe Csapó Tamás Gábor http://smartlab.tmit.bme.hu

AI, ML, DL Forrás: https://blogs.nvidia.com/blog/2016/10/17/deep-learning-help-business/ 2/35

Deep learning alapú AI: óriási lehetőség! Emberfeletti szinten működik ~ Hallás ~ Látás ~ Beszéd ~ Tudás? 3/35

Hírek a nagyvilágból 2014 Deep Mind, ~500.000.000$ (https://deepmind.com) Space Invaders Breakout AlphaGo AlphaGo Zero 2015 OpenAI, ~1.000.000.000$ (https://openai.com) Elon Musk (PayPal, SpaceX, Tesla Motors) Nyílt forráskódú AI megoldások az emberiség szolgálatában 2016 Nervana Intel fúzió 2017 Maluuba (Montreal, Canada) Microsoft fúzió 2018 Franciao., Emmanuel Macron AI stratégia: 1,5 mrd 2018 Open AI Five, stratégiai játékok (StarCraft, Dota) 4/35

1943 óta Mi volt a baj a backpropagation eljárással 1986-ban? Az alkalmazott adatbázisok túl kicsik voltak Az akkori számítógépek túl lassúak voltak A neurális háló súlyok inicializálása nem jól történt A hálózatban alkalmazott nemlinearitás nem volt elég jó Geoffrey Hinton, 2006 5/35

NVidia részvény árfolyam (NASDAQ) Forrás: https://finance.yahoo.com/quote/nvda/chart 6/35

Deep learning: az adattudomány szent Grálja? Deep learning (also known as deep structured learning or hierarchical learning) is part of a broader family of machine learning methods based on learning data representations. Gyakorlatban: mély neurális hálózat Mi az újdonság? Algoritmusok + nagy mennyiségű adat + GPU + alacsony belépési szint + nyílt forráskód, kutató közösség ( democratizing AI ) 7/35

Deep learning architektúra 8/35

Mély neuronháló architektúra f( ): nemlineáris függvény e.g. f( )=max(0, ) backpropagation TANULÁS: súlyok hangolása 9/35

Alapvető hálózat típusok Előrecsatolt réteg (Fully Connected layers, FC) Osztályozás és regresszió Rekurrens réteg (pl. Long Short-Term Memory, LSTM) Szekvenciális, időben változó adatok Konvolúciós rétegek (Convolutional Neural Net, CNN) Jellemző kinyerés és jellemző tanulás 1D, 2D és 3D konvolúció Eredetileg kép és beszéd; ma már mindenre alkalmazzák 10/35

Mi NEM a deep learning? kristálygömb fekete doboz, ami mindent megold önmagától tanuló robot általános intelligencia kreatív intelligencia 11/35

Hardver: GPU NVIDIA GTX, TITAN, TITAN X, Xp, V Titan X Pascal: 12 teraflop (single precision) ~50.000-1.500.000.- HUF NVidia DevBox or 3 rd party solution 40-50 TFlop, 3-4 mhuf NVidia DGX Station: 480 TFlop, 20 mhuf NVidia DGX-1: Nvidia DGX-2: 3 rd party vendors Cloud services 960 TFlop, 70 mhuf 2 PFlop (2000 TFlop), 180 mhuf 12/35

13/35

Software TensorFlow (Google) Strong marketing and Google support, Distributed computation, Mature visualization (TensorBoard), Mobile implementation, Keras (Fchollet @Google) TensorFlow, CNTK, Theano and MXNet backend, Part of TensorFlow, Very popular (top used deep learning framework on Kaggle), Easy to read, fast prototyping. PyTorch, Torch7 (Facebook, Twitter, NVidia, stb.) Theano (University of Montreal) Caffe (University of California, Berkeley) Nervana (Intel), Lasagne, Microsoft CNTK, Matlab Deep Learning Toolbox, stb. 14/35

Docker Cél: egy alkalmazás és annak összes függősége egy bárhol futtatható egységben VM-mel szemben csak a felhasználói teret virtualizálják, a többi erőforrás közös Minden konténer osztozik a gazda kerneljén a többi konténerrel Jóval kisebb overhead a VM-hez képest Könnyen kezelhető nvidia-docker run -it -v /home/csapot/:/data ufoym/deepo bash 15/35

Kubernetes Menedzsmentplatform a konténeres (pl. Docker) alkalmazásokhoz Korábban nem volt jól skálázódó menedzsment felület Google / Cloud Native Computing Foundation Linuxon futó konténerek egységes rendszerként üzemeltethetőek Egy központban lévő konténerek logikusan rendszerezhetőek, migrálhatók Automatikus skálázódás, újabb konténerek indíthatók igény szerint Forrás: https://kubernetes.io 16/35

Nvidia, RAPIDS.AI GPU-n lehet klasszikus data science modulokat (Sklearn, Pandas, Numpy) futtatni Megszokott Python interfészek az adatok feldolgozásához is, jelentős gyorsulás Forrás: https://rapids.ai 17/35

Blazing DB RapidsAI alapú, SQL adatbázisból adatok közvetlenül a GPU-ba, CUDA támogatással BlazingSQL & RAPIDS: nyílt forrráskódú Egyszerű SQL interfész Forrás: https://blazingdb.com/ 18/35

Deep Learning példa Képfelismerés 19

Kép: férfi vagy nő? backpropagation nő férfi nő Deep convolutional layers Feed-forward neural network 20/35

Kép: ImageNet verseny ~1.200.000 kép, ~1000 kategória Cél: minél pontosabb osztályozás AlexNet [A. Krizhevsky et al., 2012] 21/35

AlexNet [A. Krizhevsky et al., 2012] 22/35

Kép: felismerési pontosság 2010-2015 https://devblogs.nvidia.com/parallelforall/mocha-jl-deep-learning-julia/ 23/35

from urllib.request import urlretrieve from keras.applications.inception_v3 import InceptionV3,preprocess_input,decode_predictions from keras.preprocessing import image import numpy as np url_dog="https://pixabay.com/static/uploads/photo/2016/02/19/15/46/d og-1210559_960_720.jpg" urlretrieve(url_dog, "dog.jpg") img_path = 'dog.jpg' img = image.load_img(img_path, target_size=(299, 299)) x = image.img_to_array(img) x = np.expand_dims(x, axis=0) x = preprocess_input(x) model = InceptionV3(weights='imagenet', include_top=true) preds = model.predict(x) print('predicted class:', decode_predictions(preds)) 24

from urllib.request import urlretrieve from keras.applications.inception_v3 import InceptionV3,preprocess_input,decode_predictions from keras.preprocessing import image import numpy as np url_dog = "https://pixabay.com/static/uploads/photo/2016/02/19/15/46/dog- 1210559_960_720.jpg" urlretrieve(url_dog, "dog.jpg") img_path = 'dog.jpg' img = image.load_img(img_path, target_size=(299, 299)) x = image.img_to_array(img) x = np.expand_dims(x, axis=0) x = preprocess_input(x) model = InceptionV3(weights='imagenet', include_top=true) preds = model.predict(x) print('predicted class:', decode_predictions(preds)) 25

from urllib.request import urlretrieve from keras.applications.inception_v3 import InceptionV3,preprocess_input,decode_predictions from keras.preprocessing import image import numpy as np url_dog = "https://pixabay.com/static/uploads/photo/2016/02/19/15/46/dog- 1210559_960_720.jpg" urlretrieve(url_dog, "dog.jpg") img_path = 'dog.jpg' img = image.load_img(img_path, target_size=(299, 299)) x = image.img_to_array(img) x = np.expand_dims(x, axis=0) x = preprocess_input(x) model = InceptionV3(weights='imagenet', include_top=true) preds = model.predict(x) Predictions: [[('n02099712', 'Labrador_retriever', 0.5143939), ('n02099601', 'golden_retriever', 0.28467834), ('n02108551', 'tennis_ball ', 0.006718181), ('n02104029', Rhodesian_ridgeback', 0.0056073326), ('n04409515', kuvasz', 0.0041805333)]] print('predicted class:', decode_predictions(preds)) 26

Deep learning alkalmazások Kép Osztályozás, arcfelismerés, objektum detektálás, forgalmisáv detektálás Neurális művészet, style transfer, képgenerálás Beszéd Beszédfelismerés, beszélőfelismerés, érzelem felismerés Beszédszintézis, beszélőadaptáció Brain-computer interface End-to-end rendszerek, élő fordítás Természetes nyelvfeldolgozás Tartalom elemzés és modellezés, hangulat elemzés Szövegértés, értelmezés Idősor elemzés Orvosi adatok (pl. EEG és EKG jelek) Időjárás, felhasználói viselkedés szenzoradatok alapján, stb. Telekommunikációs adatok (log, forgalom, anomáliák) Pénzügyi adatok, tőzsde, 27/35

Néhány érdekes deep learning alkalmazás 28

Szenzor adatok modellezése Szenzorok Giroszkóp Orientáció GPS, WiFi, stb. Deep learning alapú osztályozás Aktivitás Viselkedés Testmozgás Alkalmazás Vészhelyzet Aktivitás elemzés Felhasználó és csoport azonosítás Forrás: Czeba Bálint & Gyires-Tóth Bálint (2018) 29/35

Szenzor adatok modellezése Bemenet: 200 x 7 mintapont (1-2 másodperc) Rétegek (HYPEROPT): 16 reziduális blokk filter (16+) és kernel méret (3,5,7,9,11, ) Kimenet: Osztályok Forrás: Czeba Bálint & Gyires-Tóth Bálint (2018) 30/35

Generatív modellezés Sűrűségfüggvény becslés Minta generálás Tanító minták Modellel generált minták 31/sok

Következő videó képkocka becslése megelőző képkockák cél átlag generatív modell Forrás: Lotter et al 2015, https://arxiv.org/abs/1511.06380 32/35

Generált arcok Forrás: http://research.nvidia.com/publication/2017-10_progressive-growing-of https://youtu.be/g06decz-qtg 33/35

Deep learning (közeli) jövő Magasszintű, könnyen használható keretrendszerek Szabványos munkafolyamatok és modellformátumok Egyszerűbb és gyorsabb fejlesztés Jobb eszközök Több vállalati / ipari alkalmazás Konténerek, jól skálázható menedzsment környezet 34/35

Deep Learning a SmartLab-ban Elsődleges kutatási területek Beszédszintézis szövegből / artikulációs adatokból Idősor modellezés Audió osztályozás Természetes nyelv megértése Kép- és videó szegmentálás és osztályozás Oktatás Hivatalos NVidia GPU Education Center / Deep Learning Institute 3 posztdok, 3 PhD hallgató, 15-20 MSc és BSc hallgató Deep Learning a gyakorlatban Python és LUA alapokon 2x2 előadás / hét, projekt feladat, 80 hallgató / félév Szoftver Docker, Torch7, Keras, TensorFlow, Thenao Hardver 10 nagyteljesítményű GPU + szerver http://smartlab.tmit.bme.hu 35/35

Köszönöm a figyelmet! csapot@tmit.bme.hu Kép forrása: https://azure.microsoft.com/ en-us/services/virtual-machines/ data-science-virtual-machines/ http://smartlab.tmit.bme.hu