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E-Book

Neuronale Netze selbst programmieren

Ein verständlicher Einstieg mit Python

AutorTariq Rashid
VerlagO'Reilly Verlag
Erscheinungsjahr2017
ReiheAnimals 
Seitenanzahl232 Seiten
ISBN9783960101024
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis26,90 EUR
Neuronale Netze sind Schlüsselelemente des Deep Learning und der Künstlichen Intelligenz, die heute zu Erstaunlichem in der Lage sind. Sie sind Grundlage vieler Anwendungen im Alltag wie beispielsweise Spracherkennung, Gesichtserkennung auf Fotos oder die Umwandlung von Sprache in Text. Dennoch verstehen nur wenige, wie neuronale Netze tatsächlich funktionieren. Dieses Buch nimmt Sie mit auf eine unterhaltsame Reise, die mit ganz einfachen Ideen beginnt und Ihnen Schritt für Schritt zeigt, wie neuronale Netze arbeiten: - Zunächst lernen Sie die mathematischen Konzepte kennen, die den neuronalen Netzen zugrunde liegen. Dafür brauchen Sie keine tieferen Mathematikkenntnisse, denn alle mathematischen Ideen werden behutsam und mit vielen Illustrationen und Beispielen erläutert. Eine Kurzeinführung in die Analysis unterstützt Sie dabei. - Dann geht es in die Praxis: Nach einer Einführung in die populäre und leicht zu lernende Programmiersprache Python bauen Sie allmählich Ihr eigenes neuronales Netz mit Python auf. Sie bringen ihm bei, handgeschriebene Zahlen zu erkennen, bis es eine Performance wie ein professionell entwickeltes Netz erreicht. - Im nächsten Schritt tunen Sie die Leistung Ihres neuronalen Netzes so weit, dass es eine Zahlenerkennung von 98 % erreicht - nur mit einfachen Ideen und simplem Code. Sie testen das Netz mit Ihrer eigenen Handschrift und werfen noch einen Blick in das mysteriöse Innere eines neuronalen Netzes. - Zum Schluss lassen Sie das neuronale Netz auf einem Raspberry Pi Zero laufen. Tariq Rashid erklärt diese schwierige Materie außergewöhnlich klar und verständlich, dadurch werden neuronale Netze für jeden Interessierten zugänglich und praktisch nachvollziehbar.

Tariq Rashid ist Physiker, hat einen Master in Machine Learning und Data Mining und leitet die Londoner Python-Meetup-Gruppe mit 3.000 Mitgliedern. Er ist ein Verfechter des Open-Source-Gedankens und konnte unlängst eine Open-Source-Reform für die britische Regierung durchführen. Er ist der Überzeugung, dass immer noch zu viele wichtige Ideen schlecht erklärt werden. Seine persönliche Mission ist es, spannende, aber komplexe technische Konzepte besser zu vermitteln. Mit diesem Buch möchte er möglichst vielen Lesern Grundwissen über neuronale Netze zugänglich machen.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Inhalt5
Einführung9
Kapitel 1: Wie neuronale Netze arbeiten15
Leicht für mich – schwer für dich15
Eine einfache Vorhersagemaschine17
Klassifizieren unterscheidet sich nicht sehr vom Vorhersagen22
Einen einfachen Klassifizierer trainieren28
Manchmal ist ein Klassifizierer nicht genug38
Neuronen – die Rechenmaschinen der Natur44
Signalen durch ein neuronales Netz folgen53
Matrizenmultiplikation ist nützlich – ehrlich!58
Beispiel: Ein dreischichtiges Netz mit Matrizenmultiplikation65
Gewichte von mehr als einem Knoten lernen73
Fehler von mehreren Ausgabeknoten zurückführen75
Fehler auf mehrere Schichten zurückführen77
Backpropagierung von Fehlern mit Matrizenmultiplikation81
Wie aktualisieren wir eigentlich die Gewichte?84
Gewichtsaktualisierung am konkreten Beispiel102
Die Daten vorbereiten103
Eingaben103
Ausgaben104
Zufällige Anfangswerte105
Kapitel 2: Do it yourself mit Python109
Python109
Interaktives Python = IPython110
Ein sehr sanfter Start mit Python111
Notebooks111
Einfaches Python113
Arbeiten automatisieren115
Kommentare118
Funktionen118
Arrays121
Arrays grafisch darstellen124
Objekte126
Neuronales Netz mit Python132
Der Gerüstcode132
Das Netz initialisieren133
Gewichte – das Herz des Netzes135
Optional: differenzierte Initialisierung der Gewichte137
Das Netz abfragen138
Der aktuelle Stand des Codes140
Das Netz trainieren143
Der vollständige Code für das neuronale Netz146
Die MNIST-Datenbank mit handgeschriebenen Ziffern147
Die MNIST-Trainingsdaten vorbereiten155
Das Netz testen162
Mit sämtlichen Datensätzen trainieren und testen166
Verbesserungen: Optimieren der Lernrate167
Verbesserungen: Mehrere Läufe169
Die Gestalt des Netzes ändern171
Gute Arbeit!173
Der endgültige Code174
Kapitel 3: Just for fun: Das neuronale Netz tunen179
Ihre eigene Handschrift179
Das Gedächtnis eines neuronalen Netzes182
Geheimnisvolle Blackbox182
Rückwärtsabfrage183
Die Kennung »0«184
Weitere Hirnscans185
Neue Trainingsdaten erzeugen: Drehungen187
Epilog191
Anhang A: Eine leicht verständliche Einführung in die Analysis193
Eine Gerade194
Eine schräg verlaufende Gerade196
Eine gekrümmte Kurve198
Analysis per Hand200
Analysis nicht per Hand202
Analysis, ohne Graphen zu zeichnen205
Muster208
Funktionen von Funktionen210
Sie können Analysis betreiben!213
Anhang B: Das Ganze mit einem Raspberry Pi215
IPython installieren216
Vergewissern, dass alles funktioniert223
Ein neuronales Netz trainieren und testen224
Erfolg für Raspberry Pi!225
Index227
Über den Autor231
Kolophon231
www.oreilly.de0

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