Получить навыки для ИИ разработки

Нашёл такой план и буду следовать ему. Ссылка на ресурс: Дорожная карта ИИ разработчика

Буду полностью следовать этому плану, за исключением пункта под номером 1 (Я уже являюсь Java разработчиком (основная профессия) и владею основами Python).

1. Изучите основы программирования

Прежде всего, необходимо выбрать язык программирования и освоить его основы. В разработке ИИ применяются:

• Python. Это самый популярный, к тому же несложный язык. Оптимальный выбор для ИИ.
• Java. Используется для разработки корпоративных систем и масштабируемых решений.
• C++. Часто используется в задачах, критичных к производительности, например, в играх и робототехнике.
• R. Подходит для анализа данных и статистики.

2. Освойте математику и статистику

Математика и статистика необходимы для создания и улучшения моделей. Математические знания позволяют понять, как именно работают ИИ-модели, и помогают сделать их более точными и эффективными. Статистика помогает анализировать данные, находить закономерности и делать прогнозы.

Основные темы:

1. Линейная алгебра. Изучите векторы, матрицы и операции над ними, так как они являются основой для нейронных сетей. Например, веса в нейросетях представлены в виде матриц.

2. Теория вероятностей и статистика. Необходимы для понимания, как модели ИИ делают прогнозы и справляются с неопределенностью. Важные темы:

• Распределение вероятностей
• Теорема Байеса
• Проверка гипотез

3. Математический анализ. Не все разработчики ИИ используют математический анализ ежедневно, но он важен для понимания того, как модели обучаются через оптимизацию (градиентный спуск). Основные темы:

• Производные
• Частные производные
• Цепное правило

3. Изучите основы машинного обучения

Машинное обучение сосредоточено на том, чтобы научить ИИ-модель подражать человеческому обучению. Это позволяет моделям выполнять задачи автономно и повышать свою точность за счет опыта и работы с большим объемом данных.

Виды машинного обучения

Машинное обучение основано на предоставлении модели большого объема данных, чтобы она могла научиться делать прогнозы, находить закономерности или классифицировать данные. Выделяют три основных типа машинного обучения:

• Обучение с учителем. Модель обучается на размеченных данных, то есть на примерах с правильными ответами. Пример — предсказание стоимости дома на основе данных о прошлых продажах.
• Обучение без учителя. Модель ищет скрытые закономерности в неразмеченных данных. Пример — сегментация клиентов по поведению.
• Обучение с подкреплением. Модель обучается методом проб и ошибок, получая вознаграждение за правильные действия. Пример —обучение робота ходьбе.

Основные алгоритмы машинного обучения

Чтобы уверенно работать в области машинного обучения, важно понимать ключевые алгоритмы, которые используются для решения различных задач:

• Линейная регрессия. Применяется для прогнозирования непрерывных значений на основе линейной зависимости. Пример — прогнозирование прибыли компании.
• Деревья решений. Разделяют данные на группы на основе условий принятия решений. Пример — классификация покупателей на основе их предпочтений.
• Метод опорных векторов. Используется для классификации данных, создавая границу с максимальным отступом между классами. Пример — классификация изображений.
• Метод k-ближайших соседей. Работает путем поиска ближайших точек данных и делает предсказание на их основе. Пример — определение предпочтений пользователя на основе схожих пользователей.

4. Освойте фреймворки и вспомогательные инструменты для разработки ИИ

Для создания ИИ-систем необходимо освоить популярные фреймворки и инструменты: они помогают упростить процессы построения, обучения и развертывания моделей машинного обучения.

TensorFlow

• Язык: Python (основной), также поддерживаются C++, JavaScript (TensorFlow.js), Java, Go и Swift.
• Сложность: высокая
• Сайт: tensorflow.org

TensorFlow — мощный фреймворк для глубокого обучения, разработанный компанией Google. Он широко используется для построения и развертывания моделей машинного обучения, особенно в продакшене. TensorFlow обеспечивает гибкость, масштабируемость и обширную экосистему для полного цикла работы с моделями.

PyTorch

• Язык: Python с частичной поддержкой C++
• Сложность: средняя
• Сайт: pytorch.org

PyTorch — популярный фреймворк для глубокого обучения с открытым исходным кодом, разработанный компанией Facebook (принадлежит экстремистской организации Meta, запрещенной на территории РФ). Он широко используется исследователями и учeными благодаря своей гибкости и динамическому вычислительному графу, который позволяет легко экспериментировать и отлаживать модели. PyTorch применяют:

• Для исследований и прототипирования новых архитектур нейронных сетей.
• В случаях, когда необходима гибкость и контроль над процессом обучения.
• При разработке сложных моделей, требующих частых изменений.

Keras

• Язык:Python
• Сложность: низкая
• Сайт:keras.io

Keras — высокоуровневый API для быстрого прототипирования и простого использования нейронных сетей. Работает поверх TensorFlow и упрощает процесс создания, обучения и развертывания нейронных сетей. Keras идеально подходит для начинающих, может использоваться для решения широкого спектра задач машинного обучения — от классификации изображений до обработки естественного языка.

Scikit-learn

• Язык:Python
• Сложность: низкая
• Сайт:scikit-learn.org

Scikit-learn — мощная библиотека для классического машинного обучения:

• Включает реализации многих популярных алгоритмов машинного обучения (деревья решений, метод опорных векторов, ближайших соседей и др.)
• Выполняет масштабирование, нормализацию и кодирование данных.
• Предоставляет инструменты для перекрестной проверки, подбора гиперпараметров и метрик оценки.

5. Изучите все этапы обработки и анализа данных

Предварительная обработка данных

Перед тем как использовать данные в ИИ-моделях, важно правильно их подготовить. В сыром виде данные часто содержат ошибки, пропущенные значения и шум; предварительная обработка позволяет привести их в чистый и структурированный вид, готовый к использованию.

Основные этапы предварительной обработки:

• Обработка пропущенных значений — удаление или замена отсутствующих данных (например, средним значением или медианой).
• Масштабирование и нормализация данных — приведение данных к единому масштабу для улучшения работы моделей. Популярные методы — минимакс и стандартизация.
• Разделение данных — деление данных на обучающую и тестовую выборки (например, в пропорции 80/20 или 70/30) для оценки качества модели.

Разведочный анализ данных (Exploratory Data Analysis, EDA)

EDA помогает понять структуру, закономерности и взаимосвязи внутри данных, что важно для выбора подходящих признаков и построения модели.

Основные аспекты EDA:

• Анализ с использованием библиотеки Pandas. Это мощный инструмент для работы с данными в Python, позволяющий вычислять статистические показатели, фильтровать и анализировать большие массивы данных.
• Визуализация данных — помогает выявить тренды, выбросы и зависимости между переменными с помощью графиков (гистограмм, диаграмм рассеяния, тепловых карт и т.д.) Популярные библиотеки — Matplotlib и Seaborn.
• Выявление закономерностей — анализ сезонности, трендов и корреляций (например, связь между временем подготовки и оценками студентов).

Инструменты для работы с большими данными

Если объем данных слишком велик для обработки традиционными инструментами, используются специализированные системы и фреймворки для работы с большими данными.

Основные инструменты:

• Apache Spark — распределенная система обработки данных, поддерживающая машинное обучение, потоковую обработку и пакетную аналитику. Подходит для анализа данных в реальном времени.
• Hadoop — фреймворк для распределенного хранения и обработки данных с использованием модели MapReduce. Менее популярен в ML, но часто используется для базового хранения данных.

Эти инструменты особенно полезны для работы с веб-аналитикой, системами рекомендаций, анализом социальных сетей, и обнаружением мошенничества, где объемы данных измеряются в терабайтах и петабайтах.

Каждый день буду отчитываться о проделанной работе в изучении чего-то нового.