Исследователи из Массачусетского технологического института проанализировали популярные датасеты, которые используются для обучения нейросетей, и обнаружили в них существенное количество ошибок маркировки. Десять датасетов, включая ImageNet, базу данных изображений, используемую для обучения алгоритмов компьютерного зрения, содержат в среднем 3,4% ошибок. Число ошибок варьировалось от чуть более 2,9 тысяч в ImageNet до более 5 миллионов в QuickDraw.

Всем привет! Представляю вам перевод статьи Analytics Vidhya с обзором событий в области AI / ML в 2018 году и трендов 2019 года. Материал довольно большой, поэтому разделен на 2 части. Надеюсь, что статья заинтересует не только профильных специалистов, но и интересующихся темой AI. Приятного чтения!

Навигация по статье

Часть 1
— Natural Language Processing (NLP)
— Тренды в NLP на 2019 год
— Компьютерное зрение
— Тренды в машинном зрении на 2019 год

Часть 2
— Инструменты и библиотеки
— Тренды в AutoML на 2019 год
— Reinforcement Learning
— Тренды в Reinforcement Learning на 2019 год
— AI для хороших мальчиков – движение к “этичному” AI
— Этические тренды в AI на 2019 год

Введение

В последнее время вышло несколько статей с критикой ImageNet, пожалуй самого известного набора изображений, использующегося для обучения нейронных сетей.

В первой статье Approximating CNNs with bag-of-local features models works surprisingly well on ImageNet авторы берут модель, похожую на bag-of-words, и в качестве "слов" используют фрагменты из изображения. Эти фрагменты могут быть вплоть до 9х9 пикселей. И при этом, на такой модели, где полностью отсутствует какая-либо информация о пространственном расположении этих фрагментов, авторы получают точность от 70 до 86% (для примера, точность обычной ResNet-50 составляет ~93%).

Во второй статье ImageNet-trained CNNs are biased towards texture авторы приходят к выводу, что виной всему сам набор данных ImageNet и то, как изображения воспринимают люди и нейронные сети, и предлагают использовать новый датасет – Stylized-ImageNet.

Более подробно о том, что на картинках видят люди, а что нейронные сети

Думаю, вы знакомы с графиками сравнения точности архитектур. Их применяют в задачах по классификации изображений на ImageNet. 

В каждом сравнении которые я мог встретить ранее в Интернете, как правило это было сравнение небольшого количества архитектур нейросетей, произведенными разными командами, и возможно в разных условиях.

Кроме того в последнее время я наблюдаю изменения: появилось большое количество архитектур. Однако их сравнений с ранее созданными архитектурами я не встречал, либо оно было не столь масштабным.

Мне захотелось столкнуть большое количество существующих архитектур для решения одной задачи, при это объективно посмотреть как поведут себя новые архитектуры типа Трансформер, так и ранее созданные архитектуры.

В последнее 2-3 года в обучении нейросеток всё больше набирает обороты self-supervised подход. Это мощный инструмент, который позволяет использовать огромные массивы данных, при этом не требуя трудозатратной разметки. Так можно учиться на миллионах или даже миллиардах картинок. Благодаря такому подходу были получены большинство state-of-the-art результатов в последнее время на классических датасетах типа ImageNet.

Это первая статья в цикле, которая рассматривает основные преимущества Self-Supervised Learning (SSL) и общую постановку задачи. Цикл будет посвящён SSL для Computer Vision.

На протяжении последних 3-х статей мы рассматривали исключительно сами подходы к обучению SSL и не смотрели на качество. Давайте это исправим и сравним методы между собой и с supervised решением. Также глянем на то, какие есть фреймворки, чтобы поднять SSL на своих данных.

Напомню, что это шестая и последняя статья из цикла про SSL в Computer Vision.

Глубокие нейронные сети сейчас модная тема.

В Сети много тюториалов и видеолекций, и других материалов обсуждающих основные принципы построения нейронных сетей, их архитектуру, стратегии обучения и т.д. Традиционно, обучение нейронных сетей производится путем предявления нейронной сети пакетов изображений из обучающей выборки и коррекции коэффициентов этой сети методом обратного распространения ошибки. Одним из наиболее популярных инструментов для работы с нейронными сетями является библиотека Tensorflow от Google.

Нейронная сеть в Tensorflow представляется последовательностю операций-слоев
(таких как перемножение матриц, свертка, пулинг и т.д.). Слои нейронной сети совместно с операциями корректировки коэффициентов образуют граф вычислений.

Процесс обучения нейронной сети при этом заключается в "предъявлении" нейронной
сети пакетов объектов, сравненнии предсказанных классов с истинными, вычисления
ошибки и модификации коэффициентов нейронной сети.

При этом Tensoflow скрывает технические подробности обучения и реализацию алгоритма корректировки коэффициентов, и с точки зрения программиста можно говорить в основном только о графе вычислений, производящем "предсказания". Сравните граф вычислений, о котором думает программист

с графом который в том числе выполняет подстройку коэффициенотов

.

Но что Tensorflow не может сделать за программиста, так это преобразовать входной датасет в датасет удобный для тренировки нейронной сети. Хотя библиотека имеет довольно много "базовых блоков".

Как с их использованием построить эффективный конвеер для "питания" (англ feed) нейронной сети входными данными я и хочу расскажу в этой статье.