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Moacyr Mello
Aprendizagem de Máquina
Possibilidades e Aplicações
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Exemplo de código fonte
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● Seja qual for o modelo, todos direcionam a máquina para tomar
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1959, Arthur Samuel
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Aprendizado
● Aqui aprendizado é uma inferência indutiva:
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Course - CS 156 by Prof. Yaser Abu-Mostafa
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Hipótese
● A função hipótese é o
modelo que aproxima a
função alvo desconhecida.
● Os exemplos são usados
para obter os coeficientes
da hipótese.
● O objetivo é minimizar uma
determinada função de
custo (ou erro), função J,
que permite obter os
coeficientes da hipótese.
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quadrática: J = f(h(x) - y)2
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Aspecto de uma função de custo de
com 2 coeficientes (ou parâmetros)
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learning quando...
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 Customize the language model of the speech recognizer
by tailoring it to the vocabulary of the application and the
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 Customize the acoustic model of the speech recognizer
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APIAPI
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Watson serviço tom emocional
Tipo social: retorna aberto, extrovertido, etc.
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Watson serviço de imagens
"age": {
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    },
"gender": {
    "gender": "MALE",
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    }
Classificar uma imagem: retorna classes de coisas possíveis.
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Combinação de diferentes campos
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Olhar nas ferramentas ...
● Scikit Learn
– Ferramentas simples e eficientes para data mining e data analysis.
– Acessível a todos e reusavel em muitos contextos.
– Construído com Python, NumPy, SciPy e Matplotlib.
● Spark
– Desenvolve aplicações em Java, Scala, Python, R. Mais rápido que o Hadoop.
● MXNet
– MXNet é um framework open-source de deep learning framework que permite
definir, treinar e implantar deep neural networks numa variedade de máquinas, de
cloud à mobile.
● Keras
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Python e capaz de rodar seja em TensorFlow ou Theano. Foi desenvolvida com o
foco da rápida experimentação, sendo capaz de ir da ideia ao resultado com o
menor tempo.
●
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baseada na interface MPI, muito bem posicionada segundo o Gartner.
Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br
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Curadoria Tecnológica
● Uso tradicional
– É um especialista no conteúdo do acervo de uma instituição e tem
a função de escolher o que mostrar e orientar sobre tendências.
● Curadoria Tecnológica na we.CoLab
– Curadores de conteúdo que garimpam, selecionam e organizam
métodos e tecnologias para oferecê-las às startups que
desenvolvem projetos na we.CoLab.
– Ajuda nas escolhas que as startups fazem e, desse modo,
acrescentam valor ao ambiente de colaboração do co-working.
● Integrar os interesses com visão especializada.
“Ajuda a levantar a carga,
mas não a carregues.”
Pitágoras..
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Infraestrutura
Possuímos espaços designados
para coworking, salas de reunião,
internet, impressora, cozinha e
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Startups
Aceleramos as startups através de
treinamentos e mentorização, no
amadurecimento de seu modelo de
negócio, e na busca por
investimento externo.
Células de Inovação
Montamos células de inovação
para transformação digital, que
desenvolvem protótipos e testam
novos modelos de negócio.
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satélites.
Coaching
Possuímos consultores de negócios
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Montamos células de trabalho, com
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Possuímos curadores tecnológicos
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Introdução a Machine Learning

  • 1. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Moacyr Mello Aprendizagem de Máquina Possibilidades e Aplicações
  • 2. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Exemplo de código fonte
  • 3. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Programação explícita Imperativo e procedural, declarativo, funcional ou orientado a objetos, etc, etc ... ● Seja qual for o modelo, todos direcionam a máquina para tomar decisões, por assim dizer, “fixas”. ● Especialistas de domínio podem criar sistemas com memória, mas se não ultrapassarem o conhecimento armazenado, tbém são “fixos”. ● Um sistema especialista pode depender de uma base de conhecimento, mas o conhecimento já está presente quando de sua construção. ● Quando a programação permite à máquina adquirir mais conhecimento do que o originalmente incluído, temos o “aprendizado”.
  • 4. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Aprendizagem de máquina “Campo de estudo que dá aos computadores a habilidade de aprender sem ser explicitamente programado.” 1959, Arthur Samuel
  • 5. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Aprendizado ● Aqui aprendizado é uma inferência indutiva: ● A máquina observa exemplos, – (que representam uma informação incompleta sobre determinado assunto) ● Prediz a resposta para exemplares que não foram observados. ● O aprendizado não é apenas memorização, mas também generalização.
  • 6. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Tipicamente ● Conjunto de treinamento com os exemplos (training set) ● Algum algoritmo adequado (learning algo.) ● Hipótese (modelo de aprendizado, p.exp.: Linear) ● Exemplar de entrada (x) ● Predição de saída (y) Recomendação + conceitual e teórica: Caltech's Machine Learning Course - CS 156 by Prof. Yaser Abu-Mostafa https://www.youtube.com/watch?v=mbyG85GZ0PI
  • 7. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Exemplo m2 R$ x 1000 200 800 150 200 400 700 300 500 100 300 300 650 Como um corretor de imóveis poderia estimar o preço de um imóvel novo? Recomendação + prática: Stanford Machine Learning Course - CS 156 by Prof. Andrew Ng https://www.youtube.com/watch?v=UzxYlbK2c7E
  • 8. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Hipótese ● A função hipótese é o modelo que aproxima a função alvo desconhecida. ● Os exemplos são usados para obter os coeficientes da hipótese. ● O objetivo é minimizar uma determinada função de custo (ou erro), função J, que permite obter os coeficientes da hipótese.
  • 9. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Exemplo de função de custo quadrática: J = f(h(x) - y)2
  • 10. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Aspecto de uma função de custo de com 2 coeficientes (ou parâmetros)
  • 11. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Tipicamente aplicamos machine learning quando... ● Há um padrão a ser aprendido – Supomos um padrão ou sabemos existente ● Não podemos descrevê-lo matematicamente – Não há solução analítica ou é muito difícil ● Temos dados disponíveis – Há exemplos suficientes
  • 12. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Tipicamente nos defrontamos... ● Problema do aprendizado ● Representação do Conhecimento ● Erro e ruído ● Treinamento versus teste ● Problema da generalização ● Bias-Variance tradeoff ● Overfitting ● Regularization ● Validation ● Normalization ● Scaling ● Decision boundary ● Features/attributes ● Classification ● Regression ● Training set/examples ● Target variable ● Feature mapping ● Feature no ● Aprendizado supervisionado/não- supervisionado ● Clustering ● Recomendation Minimizar a função de erro (ou função de custo).
  • 13. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Classificação ● eMail: spam/não-spam, 0/1 ● Transações financeiras: fraude/não-fraude, 0/1 ● Tumor: benigno/maligno, No/Yes, 0/1 Andrew Ng
  • 14. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Classificação versus clusterização Andrew Ng
  • 15. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Singularity Hub, Newsletter.
  • 16. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Redes neurais e deep learning Andrew Ng http://deeplearning.net/ https://datasciencebr.com Andrew Ng, Google em 2012, imagens gatos de 10 milhões de vídeos do YouTube!
  • 17. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br “Todas as coisas são números.” Pitágoras..
  • 18. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Tribos em ML... ● Simbolistas – Sistemas baseados em regras, “zero learning”. – Lisp, Prolog, SemanticWeb, RDF e OWL ● Evolucionistas – processos biológicos evolucionistas, crossover e mutação, geram inteligência emergente. – Algoritmos genéticos, CAS – Complex Adaptative Systems ● Bayesianos – Regras probabilísticas, próximo dos simbolistas mas com incerteza. – PGM – Prob. Graph Models, Edward que combina com Deep Learning ● Os conservadores do Kernel – SVM e soluções matemáticas para separação não-linear ● Os que abraçam as Árvores – Modelos baseados em árvores de decisão lógicas. – Randon Forrest, Boosted Decision Trees ● Coneccionistas – O comportamento inteligente surge de mecanismos simples, altamente conectados. – Perceptrons (1959), Deep Learning https://www.linkedin.com/pulse/many-tribes-artificial-intelligence -ai-carlos-e-perez?trk=hp-feed-article-title-like
  • 19. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Machine learning & Software projs.
  • 20. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Deslocamento da Eng. Softw.
  • 21. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Há 3 core skills (Gartner):
  • 22. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Frankdiana.net Machine learning tem o maior número de ligações e implicações. Será a base d maioria das iniciativas !
  • 23. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Comunidade de Analytics, big Data e Machine Learning. Advanced Analytics - Gartner:  Análise de todos os tipos de dados usando métodos quantitativos sofisticados para produzir insights:  Estatísticas  Data mining preditiva ou descritiva  Aprendizagem de máquina  Simulação e otimização  Está além das abordagens tradicionais de BI, tais como query e reporting Mudanças na comunidade (1)
  • 24. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Mudanças na comunidade (2) Comunidade de Analytics, big Data e Machine Learning. Cognitive Computing/Services – IBM / Microsoft:  Customize the language model of the speech recognizer by tailoring it to the vocabulary of the application and the speaking style of your users  Customize the acoustic model of the speech recognizer to better match the expected environment and user population of your application.  Ultrapassa a simples speech recognition:speaking style, vocabulário e background noise  Posicionam-se como estando além das abordagens tradicionais de Machine Learning, tais como interpolação, extrapolação e classificação
  • 25. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Exemplo de API utilizando Watson APIAPI O modelo de implicação é um modelo desenvolvido pelo usuário da API, pode ser mais ou menos elaborado, mas sempre existe.
  • 26. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Watson serviço tom emocional Tipo social: retorna aberto, extrovertido, etc. Tipo de escrita/linguagem: retorna analítico, confiante, etc. Tom emocional: retorna joy, sadness, etc. BigFive, modelo dos fatores psicológicos.
  • 27. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Watson serviço de imagens "age": {     "max": 24,     "min": 18,     "score": 0.502411     }, "gender": {     "gender": "MALE",     "score": 0.989013     } Classificar uma imagem: retorna classes de coisas possíveis. Detectar faces na imagem: retorna age, gender, etc Detectar texto (beta): retorna o texto classificado.
  • 28. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Combinação de diferentes campos
  • 29. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br
  • 30. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br
  • 31. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Olhar nas ferramentas ... ● Scikit Learn – Ferramentas simples e eficientes para data mining e data analysis. – Acessível a todos e reusavel em muitos contextos. – Construído com Python, NumPy, SciPy e Matplotlib. ● Spark – Desenvolve aplicações em Java, Scala, Python, R. Mais rápido que o Hadoop. ● MXNet – MXNet é um framework open-source de deep learning framework que permite definir, treinar e implantar deep neural networks numa variedade de máquinas, de cloud à mobile. ● Keras – É uma biblioteca de alto nível para redes neurais e Deep Learning. Escrita em Python e capaz de rodar seja em TensorFlow ou Theano. Foi desenvolvida com o foco da rápida experimentação, sendo capaz de ir da ideia ao resultado com o menor tempo. ● SAS High Performance Analytics (HPA) é uma solução proprietária baseada na interface MPI, muito bem posicionada segundo o Gartner.
  • 32. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br
  • 33. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Curadoria Tecnológica ● Uso tradicional – É um especialista no conteúdo do acervo de uma instituição e tem a função de escolher o que mostrar e orientar sobre tendências. ● Curadoria Tecnológica na we.CoLab – Curadores de conteúdo que garimpam, selecionam e organizam métodos e tecnologias para oferecê-las às startups que desenvolvem projetos na we.CoLab. – Ajuda nas escolhas que as startups fazem e, desse modo, acrescentam valor ao ambiente de colaboração do co-working. ● Integrar os interesses com visão especializada. “Ajuda a levantar a carga, mas não a carregues.” Pitágoras..
  • 34. Curadoria Moacyr Mello moacyr.mello@wecolab.com.br Infraestrutura Possuímos espaços designados para coworking, salas de reunião, internet, impressora, cozinha e café. Startups Aceleramos as startups através de treinamentos e mentorização, no amadurecimento de seu modelo de negócio, e na busca por investimento externo. Células de Inovação Montamos células de inovação para transformação digital, que desenvolvem protótipos e testam novos modelos de negócio. Utilizamos o conceito se startup satélites. Coaching Possuímos consultores de negócios para auxiliar no desenvolvimento de business plans, go-to-Market, modelos de negócio, estratégias e orientar startups. Problem Solving Montamos células de trabalho, com recursos da we.CoLab e do cliente para solucionar problemas de Data Science. Curadoria Tecnológica Possuímos curadores tecnológicos que selecionam, analisam e organizam o conhecimento sobre tecnologias de mercado, para oferece-las às startups e empresas de nossa comunidade.