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Introduction au Machine Learning

AcademyComprendre le Machine Learningmis à jour le 13 sept.

On part d'un problème que personne ne sait écrire sous forme de règles — reconnaître un chiffre écrit à la main — et on construit pas à pas la machine qui l'apprend à partir d'exemples, jusqu'à savoir d'où vient chacun de ses réglages. Aucune connaissance en intelligence artificielle n'est demandée : il faut savoir écrire une boucle en Python, et avoir déjà dérivé une fonction.

0/59
Commencer
À la fin, vous saurez
  • Expliquer ce qu'une machine apprend, et sur quoi elle s'appuie pour le faire
  • Reconnaître si un problème demande de prédire une quantité ou de choisir une catégorie
  • Lire un réseau de neurones : ses couches, ses poids, et le compte de ses réglages
  • Calculer à la main l'erreur d'un modèle sur un exemple, et la corriger d'un pas
  • Expliquer comment un réseau règle lui-même ses paramètres, du gradient à la rétropropagation
À savoir avant
  • Écrire une boucle et une fonction en Python
  • Vecteurs et matrices : produit scalaire, produit matriciel
  • Dériver une fonction d'une variable
Écrit par
  • Daniel M'Bouyou
Sommaire5 chapitres · 59 leçons ouvertes
01

Panorama du machine learning

De quoi le domaine est fait : les mots, les objets, et un problème qu'on suit d'un bout à l'autre.

42 min
  • Ce que fait une machine qui apprend

    Un agent immobilier annonce un prix sans formule : une machine peut-elle en faire autant ?

    Lecture · 1 min · en accès libre

  • Programmer des règles, ou apprendre à partir d'exemples

    Pourquoi on ne peut pas écrire la règle à la main, et ce que l'humain fournit encore.

    Démonstration · 2 min · en accès libre

  • Le fil conducteur : estimer le prix d'un logement

    Estimer le prix d'un logement qu'on n'a jamais vu : le problème qui sert de fil au chapitre.

    Lecture · 2 min · en accès libre

  • Les objets fondamentaux

    Les quatre objets de tout problème : l'entrée, la réponse attendue, le jeu de données, le modèle.

    Lecture · 3 min

  • Mesurer l'erreur : la fonction de perte

    Comment on met une note à un modèle, et pourquoi on élève l'écart au carré.

    Lecture · 4 min

  • Le paysage des notes, et la table qui triche

    Ce que devient la note quand on change un réglage, et pourquoi un sans-faute ne prouve rien.

    Démonstration · 3 min

  • Les grandes familles d'apprentissage

    Supervisé, non supervisé, renforcement : ce qui les sépare tient dans le fichier qu'on ouvre.

    Lecture · 3 min

  • Régression ou classification

    Prédire une quantité ou choisir une catégorie : reconnaître lequel des deux on a devant soi.

    Lecture · 3 min

  • Démonstration numérique complète

    Le calcul refait à la main sur deux appartements, puis les mêmes lignes écrites en Python.

    Démonstration · 6 min

  • Un modèle est une fonction à boutons

    Trois réglages se relisent à la main ; cent mille, non — et ce que cela change.

    Lecture · 5 min

  • Synthèse, formulaire et erreurs fréquentes

    Tout le chapitre en une page : le formulaire, le tableau des objets, les erreurs fréquentes.

    Lecture · 10 min

02

Qu'est-ce qu'un réseau de neurones

Construire une machine qui lit un chiffre écrit à la main, pièce par pièce, et mesurer ce qu'elle vaut.

2 h 16
  • Le cadre du cours

    Ce que le chapitre construit : une machine qui lit un chiffre écrit à la main.

    Lecture · 7 min

  • Le problème, et le jeu

    Les images sur lesquelles on travaille, et à partir de quel score on peut dire qu'une machine a appris.

    Démonstration · 12 min

  • De la grille au vecteur

    Mettre une image à plat pour la donner au modèle, et ce qui devient invisible en chemin.

    Lecture · 10 min

  • Un neurone, et ce qu'il regarde

    Un neurone est une somme pondérée de pixels, et ses poids se regardent comme une image.

    Lecture · 14 min

  • Construire un détecteur de bord

    Fabriquer un détecteur à la main, sans entraînement, et voir où il se laisse tromper.

    Démonstration · 8 min

  • Dix neurones

    Passer d'un neurone à dix, transformer leurs scores en probabilités, et mesurer ce que ça vaut.

    Démonstration · 14 min

  • Le plafond, et d'où il vient

    Pourquoi ce premier modèle cesse de progresser, et pourquoi ce n'est pas un problème de réglage.

    Démonstration · 10 min

  • Empiler ne suffit pas

    Empiler une couche de plus n'achète rien tant qu'il manque une pièce entre les deux.

    Démonstration · 8 min

  • Casser la ligne droite

    La pièce qui manquait : la fonction d'activation, ReLU et la sigmoïde.

    Lecture · 18 min

  • Le réseau complet, et son compte

    Le réseau écrit une fois pour toutes, et le compte des nombres que personne ne réglera à la main.

    Lecture · 12 min

  • Ce que la couche cachée a appris

    Les neurones cachés détectent-ils des bords, comme on aime le croire ? On va regarder.

    Démonstration · 11 min

  • Synthèse, formulaire et erreurs fréquentes

    Le chemin d'une image jusqu'au chiffre, le formulaire, et les erreurs fréquentes.

    Lecture · 12 min

03

La descente de gradient, comment un réseau apprend

Comment une machine choisit elle-même ses réglages, sans que personne n'en fixe un seul.

1 h 49
  • Le cadre du cours

    Ce que le chapitre règle : d'où viennent les nombres que le chapitre 2 utilisait sans le dire.

    Lecture · 6 min · en accès libre

  • Ce qu'on a construit, et ce qui manque

    Le chapitre 2 en une page, et la question qu'il n'a jamais posée : qui choisit les paramètres ?

    Lecture · 4 min

  • Ce que veut dire apprendre

    On n'écrit pas l'algorithme qui reconnaît un chiffre, on écrit celui qui le règle.

    Lecture · 5 min

  • Au départ, le réseau est mauvais

    Ce que vaut le réseau avant la première mise à jour, mesuré plutôt que supposé.

    Démonstration · 6 min

  • Dire au programme qu'il est mauvais

    Choisir le nombre qui dit au programme à quel point il se trompe sur un exemple.

    Démonstration · 7 min

  • Le coût sur tout le jeu

    De l'erreur sur un exemple au coût sur tout le jeu : la quantité qu'on cherche à faire baisser.

    Lecture · 5 min

  • Descendre, en dimension un

    Comment faire baisser une courbe quand on ne sait pas où se trouve son minimum.

    Lecture · 14 min

  • Descendre, en dimension quelconque

    Le gradient, le taux d'apprentissage, et l'algorithme de descente écrit en entier.

    Démonstration · 15 min

  • Pourquoi on n'utilise pas tout le jeu

    Pourquoi chaque pas se calcule sur un petit paquet d'images plutôt que sur les soixante mille.

    Démonstration · 12 min

  • Ce que le gradient encode

    Ce qu'un gradient contient quand on le regarde, au lieu de simplement l'appliquer.

    Lecture · 8 min

  • Il n'y a pas une bonne réponse

    Trois entraînements, trois solutions sans rapport : il n'y a pas un seul bon jeu de réglages.

    Démonstration · 16 min

  • Synthèse, formulaire et erreurs fréquentes

    L'entraînement en un paragraphe, le formulaire, et les erreurs fréquentes.

    Lecture · 11 min

04

Ce que fait la rétropropagation

Suivre une image, et voir comment l'erreur de sortie se répercute sur chaque réglage.

1 h 27
  • Le cadre du cours

    Ce que le chapitre règle : comment obtenir le gradient sans le calculer composante par composante.

    Lecture · 5 min · en accès libre

  • Ce qu'on cherche, et ce qu'on ne sait pas encore calculer

    Pourquoi la méthode du chapitre précédent est exacte, et pourtant inutilisable pour entraîner.

    Lecture · 5 min

  • Un seul exemple, et ce que sa sortie réclame

    On suit une seule image, et on lit sur des nombres ce que sa sortie réclame.

    Démonstration · 11 min

  • La première voie : le biais

    Corriger un biais : la plus simple des trois corrections, parce que son effet ne passe par rien.

    Lecture · 7 min

  • La deuxième voie : les poids

    Corriger un poids : la correction est proportionnelle à l'activation qui l'alimente.

    Démonstration · 7 min

  • Ce que Hebb dit, et ce qu'il ne dit pas

    La ressemblance avec la règle de Hebb, ce qu'elle a de juste, et l'endroit où elle casse.

    Lecture · 7 min

  • La troisième voie : les activations

    Une correction qu'on ne peut pas appliquer telle quelle, et d'où vient le mot propagation.

    Lecture · 5 min

  • Dix demandes, une somme

    Dix neurones demandent des choses contraires à la même activation : on additionne, on n'arbitre pas.

    Démonstration · 7 min

  • Remonter d'une couche

    Le dernier pas en arrière : la porte ReLU, et les gradients de la première couche.

    Démonstration · 8 min

  • Un exemple ne suffit pas

    Ce qui arrive si l'on n'écoute qu'une seule image, et pourquoi on moyenne les corrections.

    Démonstration · 8 min

  • L'algorithme, et sa vérification

    L'algorithme complet, et la vérification qu'il calcule bien ce qu'il prétend calculer.

    Démonstration · 8 min

  • Synthèse, formulaire et erreurs fréquentes

    La rétropropagation en un paragraphe, le formulaire, et les erreurs fréquentes.

    Lecture · 9 min

05

Le calcul de la rétropropagation

Le même calcul pour un réseau d'autant de couches qu'on veut, et ce qu'il coûte.

1 h 15
  • Le cadre du cours

    Ce que le chapitre établit : le même calcul, pour un réseau d'autant de couches qu'on veut.

    Lecture · 3 min

  • Ce qu'il reste à établir

    Ce que le chapitre 4 a laissé ouvert, et par où on s'y prend pour le fermer.

    Lecture · 3 min

  • La règle de la chaîne, dans ses deux formes

    Les deux formes de la règle de la chaîne, et le critère qui dit laquelle s'applique.

    Lecture · 6 min

  • L'arbre des dépendances

    De quoi la perte dépend, remonté quantité par quantité jusqu'aux paramètres.

    Démonstration · 9 min

  • Les trois dérivées constitutives

    Les trois dérivées dont tout le reste est fait, chacune tirée de son équation.

    Démonstration · 5 min

  • L'assemblage, et le biais

    Les trois dérivées mises bout à bout, et ce qu'un autre coût changerait au produit.

    Démonstration · 6 min

  • La couche précédente

    Le même calcul une couche plus bas, et la raison pour laquelle il se répète.

    Lecture · 3 min

  • La récurrence, et son corollaire

    La récurrence qui descend jusqu'à la première couche, et le produit qu'elle fait apparaître.

    Démonstration · 9 min

  • Plusieurs neurones par couche

    Ce qui change quand chaque couche compte plusieurs neurones, et d'où vient la transposée.

    Lecture · 9 min

  • La forme vectorielle

    Les mêmes équations écrites sans indices, en quatre lignes.

    Démonstration · 7 min

  • Ce que la profondeur coûte, ce que l'algorithme économise

    Ce que la profondeur fait au signal d'erreur, et ce que l'algorithme coûte.

    Démonstration · 9 min

  • Synthèse de la série, formulaire et ressources

    Les cinq chapitres bout à bout, le formulaire, et les erreurs fréquentes.

    Lecture · 6 min

Le coursDébutant
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Commencer

On part d'un problème que personne ne sait écrire sous forme de règles — reconnaître un chiffre écrit à la main — et on construit pas à pas la machine qui l'apprend à partir d'exemples, jusqu'à savoir d'où vient chacun de ses réglages. Aucune connaissance en intelligence artificielle n'est demandée : il faut savoir écrire une boucle en Python, et avoir déjà dérivé une fonction.

À la fin, vous saurez
  • Expliquer ce qu'une machine apprend, et sur quoi elle s'appuie pour le faire
  • Reconnaître si un problème demande de prédire une quantité ou de choisir une catégorie
  • Lire un réseau de neurones : ses couches, ses poids, et le compte de ses réglages
  • Calculer à la main l'erreur d'un modèle sur un exemple, et la corriger d'un pas
  • Expliquer comment un réseau règle lui-même ses paramètres, du gradient à la rétropropagation
À savoir avant
  • Écrire une boucle et une fonction en Python
  • Vecteurs et matrices : produit scalaire, produit matriciel
  • Dériver une fonction d'une variable
Écrit par
  • Daniel M'Bouyou