Hw12

09. Unsupervised/README.md

@@ -1,213 +1,5 @@
- Задачи машинного обучения 
+## Unsupervised Learning
 
- Supervised и unsupervised. Регрессия, классификация, кластеризация. Метрики качества. 
+Домашка в папке
 
-
-
- Типы задач 
-
-Рассмотрим типы задач, которые встречаются в машинном обучении.
-
-
-
-  Классификация.  
-
-
-Рассмотрим следующую задачу. Мы работаем в банке и нам необходимо, чтобы система определяла, сможет ли человек вовремя погасить кредит или нет. У нас есть различная информация о человеке, так называемые признаки (features). Они бывают различных типов:
-
-
-
-Бинарные признаки: наличие телефона.
-Номинальные признаки: профессия, адрес проживания.
-Порядковые признаки: образование, занимаемая должность. По сути, они похожи на номинальные признаки, только тут у значений признака имеется порядок (высшее образование ценится выше среднего и т.д.).
-Количественные признаки: зарплата, возраст, количество детей в семье и т.п.
-
-
-Ответ же к данной задаче либо 0 (человек не выплатит кредит вовремя) и 1 (Человек выплатит кредит вовремя). Т.е. в задаче классификации значение, которое мы хотим предсказать (далее  целевая переменная  ), принадлежит конечному множеству. В нашей задаче, например, это {0;1}. Бывают множества не только из 2 классов. Например, задача диагностики болезни по симптомам. Тут классы  —  это список болезней.
-
-Как решается данная задача? В таких задачах нам требуется  обучающая выборка  . Это история того, как в прошлом наши клиенты выплачивали кредиты. Мы знаем о них все: где они работают, сколько получают и т.п. А так же нам известно смогли они выплатить кредит или нет. Знание того, что мы предсказываем (целевой переменной) относит задачу к задачам  обучение с учителем  .
-
-Далее модель машинного обучения находит закономерности в этой выборке. Например, если человек безработный, то скорее всего, он не выплатит кредит вовремя и т.д. Она запоминает эти закономерности, и когда приходит черёд узнать, а сможет ли новый клиент заплатить кредит вовремя, модель смотрит на эти зависимости и выдаёт ответ. Список новых клиентов называется  тестовой выборкой  . Главное её отличие от обучающей выборки заключается в том, что для элементов из тестовой выборки неизвестна целевая переменная (в нашем случае  — это выплатит клиент кредит или нет). 
-
-
-
-  Регрессия.  
-
-
-Еще одним типом является регрессия. Например, можно рассмотреть такую задачу: мы хотим по росту родителей определить насколько высоким может быть их ребёнок. Действительно, как правило, есть зависимость, что у высоких родителей дети тоже имеют высокий рост и наоборот. Т.е. от классификации задача регрессии отличается тем, что тут целевая переменная  — вещественное число. 
-
-Обучающей выборкой в данной задаче будет набор троек: (рост родителя №1, рост родителя №2, рост ребёнка). Тестовой выборкой  — набор двоек: рост родителя №1 и рост родителя №2. 
-
-
-
-  Кластеризация.  
-
-
-В обучающих выборках, рассмотренных выше задач, нам было известна целевая переменная:
-
-Выплатит ли человек кредит вовремя  — в  задаче классификации;
-Рост ребенка  — в  задаче регрессии.
-Однако, целевая переменная не всегда известна. Например, мы провели социологический опрос, у нас есть много ответов на вопросы и нам хотелось бы сгруппировать их по поведению. Мы заранее не знаем, сколько таких кластеров получится и что они из себя представляют. Это мы можем узнать только после того как появятся сами кластеры.
-
-Еще простой и пробирочной задачей кластеризации является кластеризация точек на плоскости:
-
-
-
- Алгоритм KNN для задачи классификации 
-
-Рассмотрим один из самых простых алгоритмов для задачи классификации KNN -  k  ближайших соседей. Пусть перед нами стоит задача бинарной классификации — 0 или 1. Рассмотрим ситуацию, когда все признаки — вещественные числа. В дальнейшем, при изучении курса вы сумеете переводить номинальные и порядковые признаки в числа. Пусть у нас имеется обучающая выборка X_{train} = \{,x_1, ..., x_N \}X 
-train
-​
- ={,x 
-1
-​
- ,...,x 
-N
-​
- } , где каждый x_1x 
-1
-​
-  — это вектор из mm признаков. Для каждого объекта из обучающей выборки известна целевая переменная y_i ∈ \{,0; 1\}y 
-i
-​
- ∈{,0;1} . А так же пусть имеется тестовая выборка X_{test} =\{, x_{N+1}, ..., x_{N+M}\}.X 
-test
-​
- ={,x 
-N+1
-​
- ,...,x 
-N+M
-​
- }. Для них неизвестна целевая переменная, это мы должны выяснить сами.
-
-Сам алгоритм:
-
-Для каждого из объектов тестовой выборки x_{N+i}x 
-N+i
-​
- 
-Находим k ближайших к нему соседей из обучающей выборки X_{train}X 
-train
-​
-  .  Ближайших в смысле Евклидового расстояния:
-p(x;y)=\sqrt{(x_1-y_1)^2+\dots+(x_m-y_m)^2}p(x;y)= 
-(x 
-1
-​
- −y 
-1
-​
- ) 
-2
- +⋯+(x 
-m
-​
- −y 
-m
-​
- ) 
-2
-
-​
- 
-Если среди этих ближайших соседей больше нулей, то для объекта x_{N+i}x 
-N+i
-​
-  выдаем ответ — 0, иначе — 1
-
-
-Вот и весь алгоритм. Его можно немного модифицировать — использовать вместо Евклидового расстояния другие метрики. К сожалению, алгоритм не часто используется на практике, но неплохо подходит для обучения.
-
-
-
- Алгоритм k-means для задачи кластеризации 
-
-
-
-Рассмотрим теперь задачу кластеризации и алгоритм k-means для ее решения. Пусть в качестве объектов у нас NN точек на плоскости: \{(x_1, y_1), ...,(x_N , y_N )\}{(x 
-1
-​
- ,y 
-1
-​
- ),...,(x 
-N
-​
- ,y 
-N
-​
- )} :
-
-
-
-Мы хотим разбить эти точки на k=3k=3 кластера.
-
-Выбираем k=3k=3 случайные точки из этого множества. Говорим, что они теперь являются центрами наших кластеров.
-Для каждой из оставшихся точек смотрим, к какому из центров она ближе и определяем её в этот кластер.
-У нас получилось разбить точки на 3 кластера. Естественно это не оптимальное решение. Найдем новые центры кластеров, а именно посчитаем центры масс каждого кластера. Например, если точки \{(x_{i_1}, y_{i_1}), ... , (x _{i_n}, y_{i_n})\}{(x 
-i 
-1
-​
-
-​
- ,y 
-i 
-1
-​
-
-​
- ),...,(x 
-i 
-n
-​
-
-​
- ,y 
-i 
-n
-​
-
-​
- )} попали в один кластер, то его новый центр масс будет иметь координаты: x_M =\frac {x_{i_1} + ... + x_{i_n}}
-nx 
-M
-​
- = 
-n
-x 
-i 
-1
-​
-
-​
- +...+x 
-i 
-n
-​
-
-​
-
-​
-  ; y_M =\frac {y_{i_1} + ... + y_{i_n}}
-ny 
-M
-​
- = 
-n
-y 
-i 
-1
-​
-
-​
- +...+y 
-i 
-n
-​
-
-​
-
-​
- 
-Далее с этими новыми центрами масс переходим к шагу 2. Продолжаем до тех пор пока кластеры перестанут меняться.
+**Дедлайн: 30 мая😎**