[Яндекс Практикум] Инженер по глубокому обучению нейросетей

​

Через 2 месяца вы сможете

• Работать на Deep Learning фреймворке PyTorch
• Строить нейросети самостоятельно, находить в них неполадки и устранять
• Обучать нейросети эффективно и с высоким качеством
• Подготавливать данные для подачи на нейросети
• Объяснять принципы и элементы, на которых строятся нейросетевые решения

Спойлер: Программа обучения:

Программа обучения

1 практическая работа・2 недели
Фундаментальные основы Deep Learning

• PyTorch
• MLP

Введение в нейросети
Узнаете, зачем нужны нейросети, какие ключевые отличия глубокого обучения от классического машинного обучения. Рассмотрите основные компоненты нейросети: нейрон, полносвязные слои (Fully Connected Layers), понятие весов и смещений (weights & biases), перцептрон.
Построение полносвязной нейросети (MLP)
Поймёте, как соединяются слои и происходит forward pass, распространение входных данных, и вычисление выходного сигнала.
Функции ошибок и градиентный спуск
Разберёте, что такое функция потерь и зачем она нужна, какие бывают популярные функции ошибок: MSE, MAE для регрессии, Cross-Entropy Loss для классификации, варианты градиентного спуска (Batch Gradient Descent, Stochastic Gradient Descent (SGD), Mini-Batch SGD).
Обратное распространение ошибки (Backpropagation)
Научитесь пересчитывать градиенты, строить производную функцию ошибки по весам и решать проблему исчезающего градиента.
Оптимизаторы: как ускорить и улучшить обучение
Узнаете про SGD, его улучшенные версии Adam, RMSprop, Adagrad и их особенности. Выберете подходящий метод оптимизации.
Функции активации
Узнаете, зачем нужны функции активации и какие из них популярные: Sigmoid, Tanh, ReLU и его вариации (Leaky ReLU, Parametric ReLU), Swish и GELU.
Обучение нейросети: основные проблемы и их решения
Поймёте, чем вызвано переобучение (Overfitting): Dropout, Batch Normalization, Data Augmentation; недообучение (Underfitting). Узнаете, почему модель не учится. Повысите сложность модели, подберёте архитектуру. Выясните, почему происходит взрыв и затухание градиентов, и изучите методы борьбы с этим: Gradient Clipping, нормализацию данных.
Введение в PyTorch и построение нейросети
Сравните PyTorch с TensorFlow и поймёте их ключевые различия. Рассмотрите основные сущности PyTorch: Tensor, Dataset, DataLoader, Neural Networks (torch.nn).
Реализуете полносвязную нейросеть (MLP) с нуля на PyTorch и обучите её на простом датасете
3
1 практическая работа・2 недели
Рекуррентные нейронные сети (RNN): от основ к трансформерам

• PyTorch
• RNN & LSTM
• Attention
• Transformers

Работа с последовательными данными
Узнаете, чем последовательности отличаются от обычных данных, а также изучите спектрограммы и аудио.
Простые RNN: теория и проблемы
Поймёте, как работает RNN и как происходит обучение RNN с использованием Backpropagation Through Time (BPTT). Рассмотрите проблему исчезающего и взрывающегося градиента.
Способы борьбы с проблемами обучения RNN
Изучите такие способы, как Gradient Clipping, использование нормализации, замена RNN на более устойчивые архитектуры.
GRU и LSTM: решение проблем RNN
Узнаете, как работают элементы памяти в GRU и LSTM и в чём между ними разница.
Bidirectional RNN: когда важен контекст с обеих сторон
Разберёте двунаправленные RNN и их применение.
Attention и трансформеры: конец эпохи RNN
Узнаете, почему Attention стал прорывом, разберёте архитектуру трансформеров и поймёте, почему трансформеры заменили RNN.
Реализуете RNN/LSTM с нуля на PyTorch и обучите модель на последовательных данных
4
1 практическая работа・2 недели
Свёрточные нейронные сети (CNN): от основ до продвинутых методов

• PyTorch
• CNN

Полносвязные сети для изображений и их ограничения
Узнаете, почему полносвязные сети неэффективны для изображений, какое необходимо количество параметров и что такое проблема вычислительной сложности.
Основы свёрточных сетей
Разберёте, что такое свёртка, рассмотрите принцип работы свёрточных фильтров, гиперпараметры свёртки: размер фильтра, пэддинг, страйд.
Пулинг и его виды
Узнаете, как пулинг уменьшает размерность данных и ускоряет обучение. Max Pooling vs Average Pooling.
Популярные архитектуры CNN
Рассмотрите популярные архитектуры CNN: LeNet — первая свёрточная сеть; AlexNet — революция в компьютерном зрении; VGG — простота и глубина; ResNet — почему остаточные связи изменили всё; EfficientNet — масштабирование сетей.
Методы улучшения качества CNN
Изучите аугментацию данных: зачем и как применять Dropout, Batch Normalization, Skip Сonnections и DenseNet
Transfer Learning: как дообучить предобученную модель?
Feature Extraction vs Fine-Tuning. Разберёте работу с предобученными моделями.
Построите собственную CNN на PyTorch, обучите модель на MNIST, дообучите предобученную модель на новых данных
5
1 проект・2 недели
Предобработка данных для моделей глубокого обучения (NLP, CV и Audio Analysis)

• PyTorch
• NLP
• CV

Предобработка текстов для NLP
Научитесь делать токенизацию, удалять стоп-слова, применять фильтрацию, лемматизацию и стемминг, представлять текст, выполнять векторизацию.
Предобработка изображений для CV
Научитесь изменять размер и масштаб изображений, выполнять их нормализацию, стандартизацию и аргументацию. Поймёте, как применять трансформации, подготавливать изображения для подачи в модель: преобразовывать их в тензоры, использовать генераторы данных в PyTorch, Dataset для создания кастомных классов.
Предобработка аудиоданных
Научитесь преобразовывать аудио в спектрограммы и классифицировать эмоции в аудиозаписях с использованием трансформеров (CNN).
Подготовите данные и подадите их на предобученные модели. Выберете метрики, функцию потерь и оптимизатор, проведёте обучение
+4 модуля・+4 проекта・+2 месяца
Специализация «Компьютерное обучение»
Сможете создавать и обучать модели нейронных сетей для автоматического анализа и интерпретации визуальной информации из окружающего мира, чтобы обучить системы распознавать объекты, извлекать данные и принимать решения на основе изображений и видео
Ещё 4 модуля
Детекция объектов, сегментация изображений, работа с видеопотоком, генерация изображений
Ещё 4 проекта
Загрузка предобученной модели и её тестирование на изображениях, развёртывание модели для анализа видеопотока в реальном времени
Реализуете собственный генеративный проект
+4 модуля・+4 проекта・+2 месяца
Специализация «Обработка естественного языка»
Освоите различные языковые модели, изучите самые продвинутые методы LLM и сразу начнёте применять их на практике
Ещё 4 модуля
Механизм многоглавного внимания и архитектура BERT, машинный перевод и модели Seq2Seq, извлечение именованных сущностей (NER), большие языковые модели (LLM)
Ещё 4 проекта
Использование BERT для решения задачи NLP, реализация машинного перевода с применением трансформеров, построение модели NER
Примените LLM в реальном времени: для генерации отчётов, документации и автоматизации общения с пользователями