Deep Learning mit Python & Keras

Seminarziel

Sie lernen den kompletten Workflow des Machine Learnings mit der Deep-Learning Bibliothek Keras kennen. Angefangen von der Datenaufbereitung, über die Auswahl und das Anlernen der Modelle, bis hin zum Einsatz der trainierten Modelle zur Klassifikation und Prognose. Sie können Bild-, Text- und numerische Daten für Training und Schätzung vorbereiten. Sie kennen die konzeptuellen Grundlagen des Anlernens, die Verfahren zur Qualitätssicherung im Anlernprozess und die Varianten neuronaler Netze. Dazu gehören konvolutationale Netze (CNN) zur Verarbeitung von Bilddaten genauso wie rekurrente Netze (RNN) zur Verarbeitung von Text- und Zeitreihendaten. Die Konzepte werden anhand von Folien erklärt, an Beispielen verdeutlicht und gemeinsam in Python umgesetzt und eingeübt. Eine Vielzahl praktischer Übungen ergänzen den Lernprozess und ermöglichen es, die verschiedenen Lernszenarien selbstständig umzusetzen. Am Ende des Seminars sind Sie in der Lage, Daten und Optionen des Einsatzes neuronaler Netze zu prüfen, Modelle zielsicher auszuwählen und zu trainieren und Klassifizierer erfolgreich einzusetzen.

Inhalt

• Wie lernen Neuronale Netze?
  • Variablen, Modelle und Zusammenhänge
  • Künstliche Neuronen und neuronale Netze
  • Mathematische Grundlagen des Anlernprozesses: Backpropagation, Loss und Gradient Descent
• Neuronale Netze mit Keras aufbauen und trainieren
  • Graphen mit Tensorflow erstellen
  • Ein einfaches Netz mit Keras und Tensorflow aufbauen und anlernen 
  • Welches Modell ist das richtige? Evaluation und Anpassung angelernter Modelle.
  • Einsatz angelernter Modelle zur Klassifzierung und Schätzung
  • Modelle speichern und laden
  • Overfitting mit Dropout-Layern verhindern
  • Überwachung des Anlernprozesses mit TensorBoard
• Maschinelles Sehen: Konvolutionale neuronale Netze (CNN)
  • Bilddateien als mehrdimensionale Matrizen
  • Details sehen und Formen abstrahieren: Konvolutionale Netze (CNN)
  • Konvolutionale Layer mit Keras aufbauen und anlernen
  • Vortrainierte Layer einsetzen
• Mit Sequenzdaten arbeiten: Rekurrente neuronale Netze (RNN)
  • Zeitreihendaten und Textsequenzen: Eigenschaften und Eigenheiten
  • Neuronale Netze mit Gedächtnis (Feedforward vs. RNN)
  • Sequenzdaten mit LSTM (Long Short-Term Memory) aufbauen
  • Textdaten mit Embedding-Layers interpretieren
• Feature Extraction: Numerische Daten, Bild und Text-Daten vorbereiten
  • Datenrepräsentation: Skalare, Vektoren & Matrizen in Numpy
  • Daten einlesen und vorbereiten mit Pandas, Scikit-learn und Keras
  • Qualitative Variablen und Dummy-Sets
  • Standardisierung von Daten
  • Dimensionsreduktion mit PCA
  • Bilddateien transformieren
  • Mit Textdaten arbeiten: Zerlegen, tokenizieren, vektorisieren und einbetten.