Машинное обучение 1/2023 2024

О курсе

Курс читается для студентов 3-го курса ПМИ ФКН ВШЭ в 1-2 модулях.

Проводится с 2016 года.

Лектор: Соколов Евгений Андреевич

Лекции проходят по пятницам, 12:10 - 13:30, ауд. 317.

Полезные ссылки

Карточка курса и программа

Репозиторий с материалами на GitHub

Почта для сдачи домашних заданий (на самом деле задания сдаются в AnyTask, но если он не работает, то присылайте на почту): hse.cs.ml+<номер группы>@gmail.com (например, hse.cs.ml+161@gmail.com)

Канал в telegram для объявлений: https://t.me/joinchat/AAAAAEprV-8gsyFBkYbvkg

Чат в telegram для обсуждений: https://t.me/joinchat/A5rlQE2eFY0LN0AWcGH3qA

Ссылка на курс в Anytask: https://anytask.org/course/390

Таблица с оценками

Оставить отзыв на курс: форма

Вопросы по курсу можно задавать на почту курса, а также в телеграм лектору (esokolov@) или семинаристу. Вопросы по материалам лекций/семинаров и по заданиям лучше всего оформлять в виде Issue в github-репозитории курса.

Семинары

Группа	Преподаватель	Учебный ассистент	Страница	Расписание
161 (МОП)	Зиннурова Эльвира Альбертовна	Рябинин Максим		пятница, 10:30 - 11:50, ауд. 503
162 (МОП)	Неклюдов Кирилл Олегович	Хрушков Павел
163 (АДИС)	Кохтев Вадим Михайлович	Маркович Александр		пятница, 10:30 - 11:50, ауд. 400
164 (АДИС)	Атанов Андрей Игоревич	Свитанько Лиза
165 (РС)	Каюмов Эмиль Марселевич	Попов Никита		вторник, 9:00 – 10:20, ауд. 311
166 (РС)	Яшков Даниил Дмитриевич	Хайдуров Руслан
Магистратура ФТиАД	Чиркова Надежда Александровна	Багиян Нерсес

Правила выставления оценок

В курсе предусмотрено несколько форм контроля знания:

• Самостоятельные работы на семинарах, проверяющие знание основных фактов с лекций
• Практические домашние работы на Python
• Контрольная работа
• Письменный экзамен

Итоговая оценка вычисляется на основе оценки за работу в семестре и оценки за экзамен:

O_{итоговая} = 0.7 * O_{накопленная} + 0.3 * О_экз

Оценка за работу в семестре вычисляется по формуле

O_{накопленная} = 0.2 * O_{самостоятельные} + 0.6 * О_{практические дз} + 0.2 * О_{контрольная}

Оценка за самостоятельную работу вычисляется как среднее по всем самостоятельным, оценка за домашнюю работу — как среднее по всем практическим заданиям и соревнованиям.

Накопленная, экзаменационная и итоговая оценки округляются арифметически.

Правила сдачи заданий

За каждый день просрочки после мягкого дедлайна снимается 1 балл. После жёсткого дедлайна работы не принимаются.

При обнаружении плагиата оценки за домашнее задание обнуляются всем задействованным в списывании студентам, а также подаётся докладная записка в деканат. Следует помнить, что при повторном списывании деканат имеет право отчислить студента.

При наличии уважительной причины пропущенную проверочную можно написать позднее, а дедлайн по домашнему заданию может быть перенесён (при этом получить дополнительные баллы за призовые места на конкурсе можно только при участии в общий срок). Дедлайн по домашнему заданию переносится на количество дней, равное продолжительности уважительной причины. Решение о том, является ли причина уважительной, принимает исключительно учебный офис.

Лекции

Лекция 1 (3 сентября). Введение в машинное обучение. Основные термины, постановки задач и примеры применения. [Конспект]

Лекция 2 (14 сентября). Линейная регрессия. Метрики качества регрессии. Градиентный спуск и способы оценивания градиента. Продвинутые градиентные методы. [Конспект]

Лекция 3 (21 сентября). Переобучение и регуляризация. Разреженные линейные модели. Квантильная регрессия. Подготовка признаков. [Конспект]

Лекция 4 (28 сентября). Линейная классификация. Отступ и верхние оценки на пороговую функцию потерь. Метрики качества классификации. [Конспект]

Лекция 5 (1 октября). Линейная классификация. Логистическая регрессия и оценки вероятности классов. Метод опорных векторов.

Лекция 6 (12 октября). Многоклассовая классификация, сведение к бинарным задачам. Многоклассовая логистическая регрессия. Классификация с пересекающимися классами. Метрики качества многоклассовой классификации. Категориальные признаки: хэширование и счётчики.

Лекция 7 (19 октября). Решающие деревья. Жадный алгоритм построения. Выбор лучшего разбиения с помощью критерия информативности. Критерии информативности для регрессии и классификации. Учёт пропусков в деревьях. Решающие деревья и категориальные признаки.

Лекция 8 (2 ноября). Бутстрап и бэггинг. Разложение ошибки на смещение и разброс (bias-variance decomposition). Случайный лес. Вычисление расстояний с помощью лесов.

Лекция 9 (9 ноября). Градиентный бустинг. Регуляризация. Особенности бустинга над деревьями. Взвешивание объектов в градиентном бустинге.

Лекция 10 (16 ноября). Оптимизация второго порядка в градиентном бустинге. Регуляризация деревьев. XGBoost. Стекинг.

Лекция 11 (23 ноября). Графы вычислений, их обучение и метод обратного распространения ошибки. Полносвязные, свёрточные и рекуррентные слои. Возможности аппроксимации.

Лекция 12 (30 ноября). Обучение без учителя. Кластеризация: метрики качества, K-Means, иерархический и графовый подходы. Визуализация, t-SNE. Обучение представлений. word2vec.

Лекция 13 (7 декабря). Метод главных компонент, его связь с матричными разложениями. Рекомендательные системы: постановка задачи, коллаборативные методы, матричные разложения, контентные методы.

Практические задания

За каждый день просрочки после мягкого дедлайна снимается 1 балл. После жёсткого дедлайна работы не принимаются. В течение семестра каждый студент может не более 2 раз сдать задание после жёсткого дедлайна.

Задание 1. Работа с Pandas и Matplotlib.

Мягкий дедлайн: 07:59 15.09.2018.

Жесткий дедлайн: 23:59 16.09.2018.

Github.

Задание 2. Numpy. Линейная регрессия.

Дата выдачи: 17.09.2018

Мягкий дедлайн: 2:59MSK 24.09.2018

Жесткий дедлайн: 23:59MSK 26.09.2018.

Условие, архив с шаблонами, соревнование в Яндекс.Контесте, альтернативная ссылка на соревнование в Яндекс.Контесте.

Задание 3. Регуляризация. Градиентный спуск.

Дата выдачи: 22.09.2018

Мягкий дедлайн: 7:59MSK 02.10.2018

Жесткий дедлайн: 23:59MSK 03.10.2018.

Условие, данные, соревнование в Яндекс.Контесте, альтернативная ссылка на соревнование в Яндекс.Контесте.

Соревнования

Правила участия и оценивания

В соревновании по анализу данных вам предлагается по имеющимся данным решить некоторую задачу, оптимизируя указанную метрику, и отправить ответы для заданного тестового множества. Максимальное количество посылок в сутки ограничено (как правило, разрешается сделать 2 посылки), ближе к концу соревнования вам будем необходимо выбрать 2 посылки, которые вы считаете лучшими. Тестовые данные делятся на публичные и приватные в некотором соотношении, на основе которых строятся публичный и приватный лидерборды соответственно, при этом публичный лидерборд доступен в течение всего соревнования, а приватный строится после его окончания для выбранных вами посылок.

В лидербордах каждого из соревнований присутствуют несколько базовых решений (бейзлайнов), каждое из которых соответствует определённой оценке. Например, для получения оценки не ниже 8 баллов необходимо, чтобы ваше решение на приватном лидерборде оказалось лучше соответствующего бейзлайна. Далее для студента, преодолевшего бейзлайн на N_1 баллов, но не преодолевшего бейзлайн на N_2 балла, итоговая оценка за соревнование рассчитывается по равномерной сетке среди всех таких студентов в зависимости от места в приватном лидерборде среди них; если быть точными, то по следующей формуле:

N_2 - (N_2 - N_1) * i / M,

где M — количество студентов (из всех студентов, изучающих курс), преодолевших бейзлайн на N_1 баллов, но не преодолевших бейзлайн на N_2 балла;

i — место (начиная с 1) студента в приватном лидерборде среди всех таких студентов.

Единственное исключение из формулы — студенты, преодолевшие самый сильный бейзлайн, получают прибавку 1/M к своей оценке.

В течение 3 суток после окончания соревнования в соответствующее задание на anytask необходимо прислать код, воспроизводящий ответы для посылки, фигурирующей в приватном лидерборде. При оформлении кода предполагайте, что данные лежат рядом с ним в папке data, а в результате выполнения кода ответы должны быть записаны в файл solution-N-Username.csv, где N — номер соревнования, Username — ваша фамилия. У нас должна быть возможность запустить код и получить те же ответы, что и в вашей посылке, — в частности, это означает, что:

1. Если вы отправляете файл *.py, мы будем запускать его при помощи команды python *.py в вышеуказанном предположении о местонахождении данных.

2. Если вы отправляете ноутбук *.ipynb, мы последовательно запустим все ячейки ноутбука и будем ожидать в результате его работы формирование файла с ответами.

3. Если вы отправляете код с использованием другого языка программирования, в том же письме направьте нам инструкцию по его запуску с тем, чтобы получить тот же файл с ответами.

В случае отсутствия кода, воспроизводящего результат, в установленный срок студенту выставляется 0 в качестве оценки за соревнование. Студенты, попавшие в топ-5 согласно приватному лидерборду, смогут получить бонусные баллы, если в течение недели после окончания соревнования пришлют на почту курса отчет о получении решения, фигурирующего в приватном лидерборде. Если не оговорено иное, использовать любые внешние данные в соревнованиях запрещено.

Соревнование 1: House pricing

Дата выдачи: 15.09.2018

Срок окончания соревнования: 30.09.2018 23:59MSK

Срок отправки кода: 03.10.2018 23:59MSK

Бейзлайны: на 4 и на 8 баллов

Ссылка на участие в соревновании

Бонусы за соревнования

За успешное участие в соревнованиях по анализу данных могут быть выставлены бонусные баллы, которые можно прибавить к оценке за любое практическое или теоретическое домашнее задание, а также за самостоятельную работу. Под успешным участием понимается попадание в топ-10% мест; если соревнование особо сложное и крупное, может рассматриваться и попадание в топ-20% мест. Конкретное число баллов определяется преподавателями и зависит от сложности соревнования и занятого места. За одно соревнование можно получить не более 5 баллов. Для получения оценки необходимо предоставить краткий отчёт о решении задачи.

Полезные материалы

Книги

• Hastie T., Tibshirani R, Friedman J. The Elements of Statistical Learning (2nd edition). Springer, 2009.
• Bishop C. M. Pattern Recognition and Machine Learning. Springer, 2006.
• Mohri M., Rostamizadeh A., Talwalkar A. Foundations of Machine Learning. MIT Press, 2012.
• Murphy K. Machine Learning: A Probabilistic Perspective. MIT Press, 2012.
• Mohammed J. Zaki, Wagner Meira Jr. Data Mining and Analysis. Fundamental Concepts and Algorithms. Cambridge University Press, 2014.
• Willi Richert, Luis Pedro Coelho. Building Machine Learning Systems with Python. Packt Publishing, 2013.

Курсы по машинному обучению и анализу данных

• Курс по машинному обучению К.В. Воронцова
• Видеозаписи лекций курса Школы Анализа Данных, К.В. Воронцов
• Coursera: Машинное обучение и анализ данных (специализация)
• Coursera: Введение в машинное обучение, К.В. Воронцов

Страницы предыдущих лет

2017/2018 учебный год

2016/2017 учебный год