¿Cuál es la forma más rápida de aprender matemáticas para el aprendizaje automático y el aprendizaje profundo?

Las matemáticas son muy importantes para el aprendizaje profundo. Te recomiendo que aprendas matemáticas desde una perspectiva de herramientas. A continuación detallaré los dos aspectos diferentes del aprendizaje profundo y las matemáticas pertinentes.

Diseño de modelo y comprensión

Los modelos de aprendizaje profundo consumen datos y mezclan señales mediante la aplicación de varias transformaciones de matriz y vector. Por ejemplo, una aplicación de capa densa es una multiplicación Matrix-Vector. Para comprender e implementar rápidamente estos modelos, debe sentirse muy cómodo implementando operaciones matemáticas utilizando transformaciones de matriz. Por ejemplo, mire este documento y cómo están jugando con las matemáticas de matriz y vectores: Atención jerárquica para clasificaciones de documentos.

Entonces, el álgebra lineal básica es muy importante aquí. Partes de este curso del MIT serán realmente útiles.

Ciencias e Ingeniería Computacional I

Lea también la primera parte del libro Deep Learning.

http://www.deeplearningbook.org/…

Esto le dará suficiente experiencia con la lectura de ecuaciones que involucran matrices y también introducirá algunos conceptos importantes.

Entrenamiento modelo

Las redes neuronales son una composición compleja de funciones. El método más popular para entrenarlos es usar el Descenso de gradiente estocástico. Este método requiere derivada de la función de pérdida wrt los parámetros del modelo. Para comprender el Descenso de gradiente para redes neuronales, debe comprender el algoritmo de propagación hacia atrás.

Cálculo en gráficos computacionales: propagación hacia atrás

Al mismo tiempo, los parámetros del modelo deben inicializarse correctamente para que los gradientes no desaparezcan ni exploten. Esto asegura el aprendizaje adecuado del modelo. Los temas necesarios para comprender la optimización de la red neuronal tienen un rango muy amplio. El contenido del curso MIT y del libro Deep Learning ayudará. Además, lea lo siguiente del libro Deep Learning.

Regularización

Mejoramiento

Cuando leo documentos sobre nuevas funciones y técnicas de activación para entrenar el modelo, me encuentro regularmente con las matemáticas relacionadas con:

  • Estadística
  • Propiedad de matrices como valores propios, vectores propios, condicionamiento, etc.
  • Teoría de probabilidad
  • Cálculo integral
  • Teoría sobre propiedades de funciones como puntos estables, puntos fijos.

Mi consejo aquí es simple

  1. Leer resumen y conclusión de trabajos. Para entender si hace algo útil.
  2. Luego lea los detalles e intente comprender las matemáticas.
  3. Rellene los huecos leyendo material adicional.

Por ejemplo, en este momento estoy leyendo [1706.02515] Redes neuronales autorreguladoras y tiene muchas matemáticas para las que tuve que consultar otro material.

El quid del aprendizaje automático necesita una buena comprensión de dos campos matemáticos:

  1. Probabilidad y Estadística
    Conferencias de video | Análisis de sistemas probabilísticos y probabilidad aplicada | Ingeniería Eléctrica e Informática | MIT OpenCourseWare
    Este es probablemente el mejor curso de probabilidad que pude encontrar en Internet. Dato curioso: en un par de conferencias me enseñó casi todo lo que aprendí en mi curso de pregrado. Destaqué a todos en mi clase de aprendizaje automático debido a esto.
  2. Álgebra lineal
    Qué mejor que el curso de Gilbert Strangs sobre OCW:
    Conferencias de video | Álgebra Lineal | Matemáticas | MIT OpenCourseWare
    Absolutamente increíble curso.

Bueno, esta es la base de las matemáticas. Ahora, si está interesado en aprender teoría del aprendizaje automático, el curso de Caltech me pareció el mejor. Aqui tienes:
Aprendiendo de los datos – Curso en línea (MOOC)

Aquí está mi promesa para ti. Si completa los tres cursos con tareas seguidas de un curso simple sobre Aprendizaje profundo, nunca tendrá problemas para comprender la teoría del aprendizaje automático.

¡Buena suerte!

Como he explicado en otra respuesta [¿Cómo aprendo el aprendizaje automático?], Estos son algunos de los temas de matemáticas que necesita saber para ML:

– Probabilidades y estadísticas
– Álgebra lineal
– Optimización
– Cálculo multivariable
– Análisis funcional (no esencial)
– Lógica de primer orden (no esencial)

Puede encontrar material razonable sobre la mayoría de estos buscando ” notas de conferencia ” en Google. Por lo general, encontrará buenas notas de clase compiladas por un profesor que enseña ese curso. Los primeros resultados deberían darle un buen conjunto para elegir.
Hojea estos. No es necesario que los revise con mucho detalle. Puede volver a estudiar matemáticas cuando sea necesario mientras aprende ML.

Aquí hay algunos ejemplos de apuntes que encontré en Google:

Mejoramiento

Cálculo

Cálculo matricial

Creo que hay varias opciones si quieres el paquete completo:

para las matemáticas tienes Knuth’s Discrete Mathematics y los libros de Gilbert Strang;

para algoritmos, tiene Introducción a los algoritmos de CLRS, Knut’s TAOC , Algorithms (en Java o C ++) de Robert Sedgewick y Skienna’s The Algorithm Design Manual (en Java).

Una vez que haya leído estos libros, ¡ya está listo!

Ahora viene la parte difícil.

Para las partes introductorias , tiene los siguientes MOOC: Machine Learning | Coursera por Andrew Ng (centrado en Octave y Python un poco) y amigos.

Si desea más, puede probar un nanogrado como el siguiente ingeniero de aprendizaje automático Nanodegree | Udacity enseñado por Sebastian Thrun y sus amigos (generalmente en Python).

Centrado más en R que en Python, también puede probar el nanogrado de John Hopkins / especialización Data Science | Coursera.

Para la parte avanzada , hoy tiene dos opciones:

fast.ai · Hacer que las redes neuronales se enfríen nuevamente: un MOOC de aprendizaje profundo de 7 semanas enfocado en Python de USF;

Aprendizaje profundo | Coursera: una especialización de 5 cursos de Andrew NG.

En general, podría llevar entre 1 y 2 años revisar todos estos libros, MOOC, especialización / nanogrado.

El aprendizaje automático y el aprendizaje profundo son las ramas de la inteligencia artificial basadas en la idea de que la máquina debería poder aprender y adaptarse a través de la experiencia. Si eres un principiante, no necesitas muchas matemáticas para comenzar a aprender, pero Maths juega Un papel crucial tanto en el aprendizaje automático como en el aprendizaje profundo. Pero los fundamentos deben ser conocidos por el interesado. el aprendizaje de las matemáticas depende del nivel y el interés del individuo. La investigación en fórmulas matemáticas y el avance teórico del aprendizaje automático continúa y algunos investigadores están trabajando en técnicas más avanzadas. Declararé lo que creo que es el nivel mínimo de matemáticas necesario para ser un aprendizaje automático.

Los temas matemáticos importantes necesarios para el aprendizaje automático y el aprendizaje profundo son:

1. álgebra

2. probabilidad

3 estadísticas

4. cálculo

También puedo ayudarlo con algunos cursos de aprendizaje en línea de ML y DL:

· Machine Learning AZ ™: Python práctico y R en ciencia de datos

Aquí puedes aprender

· Aplicar redes neuronales artificiales en la práctica

· Comprender la intuición detrás de las redes neuronales convolucionales

· Aplicar redes neuronales convolucionales en la práctica

· Comprender la intuición detrás de las redes neuronales recurrentes

· Aplicar redes neuronales recurrentes en la práctica

· Comprender la intuición detrás de los mapas autoorganizados

· Aplicar mapas autoorganizados en la práctica

· Comprender la intuición detrás de las máquinas Boltzmann

· Aplicar máquinas de Boltzmann en la práctica

· Comprender la intuición detrás de AutoEncoders

· Aplicar AutoEncoders en la práctica

También puede obtener ayuda de los libros de texto de Machine Learning.

Los mejores libros de texto de aprendizaje automático

· Aprendizaje automático práctico con Scikit-Learn y TensorFlow: conceptos, herramientas y técnicas para construir sistemas inteligentes por Aurélien Géron

· Aprendizaje automático para principiantes absolutos: una introducción en inglés sencillo por Oliver Theobald

Deep Learning AZ ™: redes neuronales artificiales prácticas

Aquí puedes aprender

· Comprender la intuición detrás de las redes neuronales artificiales

· Aplicar redes neuronales artificiales en la práctica

· Comprender la intuición detrás de las redes neuronales de convolución

· Aplicar redes neuronales de convolución en la práctica

· Comprender la intuición detrás de las redes neuronales recurrentes

· Aplicar redes neuronales recurrentes en la práctica

· Comprender la intuición detrás de los mapas autoorganizados

· Aplicar mapas autoorganizados en la práctica

· Comprender la intuición detrás de las máquinas Boltzmann

· Aplicar máquinas de Boltzmann en la práctica

· Comprender la intuición detrás de los codificadores automáticos

· Aplicar codificadores automáticos en la práctica

También puede obtener ayuda de Deep Learning Text Books.

Los mejores libros de texto de Deep Learning [use solo para fines de referencia]: –

· Aprendizaje profundo (serie de computación adaptativa y aprendizaje automático) por Ian Goodfellow y Yoshua Bengio y Aaron Courville

· Aprendizaje profundo: el enfoque de un practicante por Josh Patterson y Adam Gibson

Finalmente, el objetivo principal de esta respuesta es dar un consejo bien intencionado sobre la importancia de las matemáticas en el aprendizaje automático y el aprendizaje profundo.

TODO LO MEJOR……

El aprendizaje automático es una combinación de matemática y ciencia de datos y depende de las aspiraciones matemáticas. El aprendizaje profundo es parte de un aprendizaje automático. Declararé lo que creo que es el nivel mínimo de matemáticas necesario para ser un aprendizaje automático.

Tema importante de matemáticas necesario para el aprendizaje automático y el aprendizaje profundo:

1. álgebra

2. probabilidad

3. estadísticas

4. cálculo

Si desea aprender ML y DL, puede aprenderlos a través de los cursos en línea mencionados a continuación:

Los mejores cursos en línea de aprendizaje profundo: –

  • Deep Learning AZ ™: redes neuronales artificiales prácticas
  • Ciencia de datos: aprendizaje profundo práctico en Theano + TensorFlow
  • Procesamiento de lenguaje natural con aprendizaje profundo en Python
  • Ciencia de datos: aprendizaje profundo en Python

Los mejores cursos en línea de Machine Learning: –

  • Machine Learning AZ ™: Python práctico y R en ciencia de datos
  • Bootcamp de ciencia de datos y aprendizaje automático con R
  • Aprendizaje automático para ciencia de datos
  • principiante a avanzado: aprendizaje automático y red neuronal

Debe conocer las siguientes matemáticas para una mejor y profunda comprensión de MI

  1. Álgebra Lineal Álgebra Lineal
  2. Cálculo Cálculo de variable única
  3. Estadística y probabilidad, cualquier curso de ciencia de datos en Coursera!
  4. Matemática Matemática Discreta para Informática

Mis 3 fuentes principales:

  • Aprendizaje profundo: el libro de Ian Goodfellow
  • Redes neuronales para el aprendizaje automático: curso en línea de Geoff Hinton
  • Deep Learning – curso en línea de Andrew Ng

Depende de cuánto quieras aprender.

Si quiere ser otro ingeniero de software de ML que experimente con bibliotecas aleatorias, entonces puede salirse con la suya en los primeros cursos de álgebra lineal, cálculo multivariable y probabilidad.

Sin embargo, si quiere ser tomado en serio como un científico de datos / ingeniero de ML, entonces necesita tener una sólida base en las clases de ML de posgrado y, al menos, en las clases de estadísticas de pregrado menos avanzadas, todo lo cual asume una sólida formación en álgebra lineal avanzada y Estadística matemática básica. No olvide el análisis real y las matemáticas discretas (incluida la complejidad algorítmica y la teoría de grafos).

Hay dos cursos MOOC gratuitos que sugeriría.

  1. Machine Learning por la Universidad de Stanford en Coursera
  2. Deep Learning de Google en Udacity

Ambos comienzan de manera fácil y progresivamente se involucran más. Lo ideal es que tengas experiencia en ecuaciones diferenciales y manipulación de matrices para minimizar la curva de aprendizaje.

Hay muchos otros recursos además de los MOOC para aprender sobre Machine & Deep Learning, así que no confíe solo en ellos. Yo mismo estoy haciendo un viaje de aprendizaje sobre Machine Learning y estoy documentando los recursos que he encontrado útiles en esta publicación de blog.

Recomiendo leer PRML (Pattern Recognition and Machine Learning) de Chris M. Bishop. Introduce las matemáticas requeridas para ML desde el principio y hay un apéndice para cada fórmula. En caso de duda, siempre puede buscar más libros de texto correspondientes en el área relevante como Estadística y probabilidad, Teoría de la información, Cálculo, Álgebra lineal y Combinatoria / Optimización para solidificar su comprensión. Esos libros de texto en un área específica son más fáciles de encontrar y lo que necesita saber para tener una buena comprensión no supera las matemáticas de pregrado.

En resumen, comience por lo que desea saber y expanda el árbol de conocimiento hacia abajo, los nodos hoja son mucho más específicos que “matemáticas para el aprendizaje automático”.

** Editar: Tenga en cuenta que PRML es desde una perspectiva bayesiana.

Le recomiendo encarecidamente que tome el curso de Machine Learning que ofrece la Universidad de Stanford en Coursera. Es impartido por Andrew Ng, quien es muy reconocido en ese campo y también el cofundador de Coursera. También estoy tomando este curso en este momento y puedo decir que está muy bien estructurado y explicado y es ideal para principiantes.

Este es el perfil de Andrew Ng: Inicio – Andrew Ng

Este es el enlace para el curso (es un curso de 12 semanas): Machine Learning | Coursera

Espero que esto ayude

Recomendaría seguir los 2 recursos que he estado usando

1: Curso de aprendizaje automático de Andrew Ng en Stanford sobre el curso (módulo de 11 semanas, sin costo si no desea un certificado de finalización)

2: Introducción de ISLR al aprendizaje estadístico

El curso 10-600 de CMU enseña conocimientos de matemáticas para el aprendizaje automático.

Puedes ver videos del curso en

10-600 Fondo matemático para ML – YouTube

Necesitará cálculo multivariable, álgebra lineal y probabilidad. Tengo un curso en línea que abarca las matemáticas para el aprendizaje automático, para principiantes. Puede obtener más información visitando:

Introducción Lectura Matemáticas para Machine Learning

Las matemáticas son muy simples para el aprendizaje profundo.

Necesitas:

Álgebra lineal

Cálculo multivariante

Teoría de probabilidad básica y estadística

Optimización numérica (básica)

Básicamente aprendí el mío mientras aprendía Machine Learning. Ahora debo confesar que ya tomé cursos como este (Álgebra y Cálculo) en la universidad, así que creo que no fue tan difícil comenzar, aunque fue difícil.

Necesitas el conocimiento de solo tres áreas

  1. Álgebra
  2. Cálculo.
  3. Estadísticas (media, varianza, entropía)

No es necesario ser un experto en esto. Solo una comprensión básica.

Para aprender ir a la academia Khan, hay algo para ti. Como dije, solo necesitas lo básico …

Una vez que haya terminado, puede tomar el curso de Andrew Ng sobre aprendizaje automático. Cursos en línea de las mejores universidades. Únete gratis . Para ser sincero, es posible que no necesite ningún tutorial para tomar el curso.

Creo que el famoso curso de Machine Learning del profesor Andrew NG ayudará. Sugiero pasar por las conferencias para tener una buena idea de las matemáticas involucradas y luego practicar esos temas. Hay suministros ilimitados de materiales que pueden darle una buena comprensión de las matemáticas de ML.

Date un capricho con la sección de matemáticas en el siguiente currículo de código abierto

datasciencemasters / go

Si va a la librería de Amazon a través de Kindle, tienen varios libros en la lista que puede elegir.

Hice lo honorable y leí el texto de Dummies antes de pasar a un material más profundo.

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