Wydział Informatyki - Informatyka (N3)
Sylabus przedmiotu Metody ekstrakcji wiedzy z danych - Przedmiot obieralny III:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Informatyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia niestacjonarne | Poziom | trzeciego stopnia |
| Stopnień naukowy absolwenta | doktor | ||
| Obszary studiów | — | ||
| Profil | |||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Metody ekstrakcji wiedzy z danych - Przedmiot obieralny III | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Metod Sztucznej Inteligencji i Matematyki Stosowanej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Przemysław Klęsk <pklesk@wi.zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | |||
| ECTS (planowane) | 3,0 | ECTS (formy) | 3,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | 3 | Grupa obieralna | 1 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | matematyka |
| W-2 | rachunek prawdopodobieństwa i statystyka |
| W-3 | metody optymalizacji |
| W-4 | podstawy oprogramowania |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Przedstawienie wybranych znanych algorytmów klasyfikacji i indukcji reguł do celów ektrakcji wiedzy. |
| C-2 | Nauczenie technik testowania i badania dokładności algorytmów. |
| C-3 | Ukształtowanie świadomości możliwych praktycznych zastosowań przedstawionych algorytmów. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Samodzielna implementacja naiwnego klasyfikatora Bayesa lub drzewa decyzyjnego CART (do wyboru). Zastosowanie implementacji na wybranym zbiorze danych z repozytorium UCI. | 3 |
| T-L-2 | Samodzielna implementacja klasyfikatora liniowego z regularyzacjami L2 i L1 lub AdaBoost (do wyboru). Zastosowanie implementacji na wybranym zbiorze danych z repozytorium UCI. | 2 |
| 5 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Przypomnienie niezbędnych elementów z rachunku prawdopodobieństwa. Podstawowe klasyfikatory probabilistyczne: naiwny klasyfikator Bayesa, drzewa decyzyjne CART. Poprawka LaPlace'a. Przycinanie drzew decyzyjnych. | 3 |
| T-W-2 | Testowanie dokładności klasyfikatorów, czułość i specyficzność, krzyżowa walidacja, bootstrap. Nierówność Chernoffa i przedziały ufności na szacowane parametry. | 2 |
| T-W-3 | Klasyfikatory liniowe i wielomianowe uczone metodą najmniejszych kwadratów. Zastosowanie technik regularyzacji L2 (ridge) i L1 (lasso) . Własności regularyzacji dla grupowania i selekcji atrybutów. Algorytm forward-Stagewise-lasso. Związki metody najmniejszych kwadratów i regularyzacji z metodą największej wiarygodności. | 4 |
| T-W-4 | Meta-klasyfikatory: techniki baggingu i boostingu. Algorytm AdaBoost. Nowe techniki ekstrakcji cech obrazów na rzecz detekcji obiektów – cechy Haara i obraz całkowy. Algorytm Viola-Jones AdaBoost. | 2 |
| T-W-5 | Ekstrakcja reguł z danych. Algorytm A-priori dla danych zakupowych. Techniki indukcji reguł decyzyjnych. Mierniki oceny reguł. Klasyfikatory regułowe. | 4 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 5 |
| A-L-2 | Przygotowanie się do zajęć i wejściówek. | 2 |
| A-L-3 | Praca domowa nad przygotowaniem zbiorów danych z repozytorium UCI (wstępne przetworzenie, normalizacja, dyskretyzacja, itp.) do pracy z wykonanymi implementacjami. | 6 |
| A-L-4 | Samodzielna praca nad dwoma zadaniami programistycznymi. | 18 |
| 31 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Udział w wykładach. | 15 |
| A-W-2 | Samodzielne prześledzenie wyprowadzeń matematycznych dla związku pomiędzy regulryzacjami w ramach metody najmniejszych kwadratów z metodą największej wiarygodności. | 10 |
| A-W-3 | Studia literaturowe (i internetowe) przykładów zastosowań algorytmów z wykładu, m.in. reguły w danych zakupowych oraz detekcji obiektów na obrazach. | 8 |
| A-W-4 | Przygotowanie się do kolokwium egzaminacyjnego. | 24 |
| A-W-5 | Kolokwium zaliczeniowe. | 2 |
| 59 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny |
| M-2 | Wykład problemowy |
| M-3 | Metody programowane z użyciem komputera |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Dwie wejściówki (10 minutowe) na zakończenie każdego bloku tematycznego laboratoriów. |
| S-2 | Ocena formująca: Dwie oceny zaliczeniowe z napisanych programów. |
| S-3 | Ocena podsumowująca: Ocena końcowa za laboratoria jako średnia z ocen formujących. |
| S-4 | Ocena podsumowująca: Ocena końcowa za wykłady z kolokwium egzaminacyjnego. |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla dyscypliny | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|
| I_3A_B/03/02_W01 Ma znajomość ważnych algorytmów i technik stosowanych do eksploracji wiedzy z danych, w szczególności do klasyfikacji oraz indukcji reguł. | I_3A_W02 | — | C-1, C-3, C-2 | T-W-4, T-W-5, T-W-3, T-W-2, T-W-1 | M-2, M-1 | S-4 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla dyscypliny | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|
| I_3A_B/03/02_U01 Potrafi samodzielnie zaprogramować wybrane algorytmy i zastosować je do praktycznego problemu (zbioru danych). | I_3A_U01, I_3A_U04 | — | C-3, C-2, C-1 | T-L-1, T-L-2 | M-3 | S-3, S-1, S-2 |
Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla dyscypliny | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|
| I_3A_B/03/02_K01 Ma świadomość możliwości zastosowania algorytmów eksploracji wiedzy problemach praktycznych z różnych dziedzin (technika, medycyna, ekonomia, rozpoznawanie obrazów). | I_3A_K01, I_3A_K02, I_3A_K04 | — | C-2, C-1, C-3 | T-W-4, T-W-5, T-W-3, T-W-2, T-W-1 | M-2, M-1 | S-4 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| I_3A_B/03/02_W01 Ma znajomość ważnych algorytmów i technik stosowanych do eksploracji wiedzy z danych, w szczególności do klasyfikacji oraz indukcji reguł. | 2,0 | Nie potrafi wyjaśnić podstawowego sensu zadań klasyfikacji i indukcji reguł. |
| 3,0 | Potrafi wyjaśnić podstawowy sens zadań klasyfikacji i indukcji reguł. | |
| 3,5 | Potrafi wyjaśnić sposób działania naiwnego klasyfikatora Bayesa. | |
| 4,0 | Potrafi wyjaśnić sposób działania naiwnego klasyfikatora CART. | |
| 4,5 | Zna sens i własności technik regularyzacji L1 i L2. | |
| 5,0 | Zna techniki dla meta-klasyfikatorów: bagging i boosting. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| I_3A_B/03/02_U01 Potrafi samodzielnie zaprogramować wybrane algorytmy i zastosować je do praktycznego problemu (zbioru danych). | 2,0 | Nie potrafi wykonać podstawowej implementacji w dowolnie wybranym języku/środowisku prostego klasyfikatora (naiwny Bayes lub CART) |
| 3,0 | Potrafi wykonać podstawową implementację w dowolnie wybranym języku/środowisku prostego klasyfikatora (naiwny Bayes lub CART) | |
| 3,5 | Potrafi przygotować zbiór danych do analizy. | |
| 4,0 | Potrafi przetestować klasyfikator. | |
| 4,5 | Potrafi zmierzyć czułość i specyficzność opracowanego klasyfikatora, a także podać przedziały ufności na te parametry. | |
| 5,0 | Potrafi wykonać zaawansowaną implementację w dowolnie wybranym języku/środowisku klasyfikatora (regularzyacje L1, L2 lub AdaBoost) |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| I_3A_B/03/02_K01 Ma świadomość możliwości zastosowania algorytmów eksploracji wiedzy problemach praktycznych z różnych dziedzin (technika, medycyna, ekonomia, rozpoznawanie obrazów). | 2,0 | Nie potrafi wyjaśnić sensu problemów ekstrakcji wiedzy. |
| 3,0 | Potrafi wyjaśnić sens problemów ekstrakcji wiedzy. | |
| 3,5 | Potrafi podać przykłady algorytmów klasyfikacji. | |
| 4,0 | Potrafi podać przykłady algorytmów indukcji reguł. | |
| 4,5 | Potrafi podać obszary/dziedziny możliwych praktycznych zastosowań algorytmów do ekstrakcji wiedzy. | |
| 5,0 | Potrafi wskazać i wyjaśnić możliwe problemy przy praktycznych zastosowaniach algorytmów do ekstrakcji wiedzy jak np: problem pozyskiwania danych, problem wyznaczania i selekcji cech, problemy przeuczenia i zdolności do uogólniania. |
Literatura podstawowa
- J. Koronacki, J. Ćwik, Statystyczne systemy uczące się, WNT, Warszawa, 2005
- P. Cichosz, Systemy uczące się, WNT, Warszawa, 2000
- D. Hand, H. Manilla, P. Smyth, Eksploracja danych, WNT, Warszawa, 2005
Literatura dodatkowa
- V. Cherskassky, F. Mullier, Learning from data, Wiley and Sons, 2007