MASCHINELLES LERNEN VISUALISIERT

Stein, Schere, Papier mit dem kNN-Algorithmus

Die Grundlagen

Kurz erklärt

 

Der kNN-Algorithmus (kurz für: k nearest neighbours, also die „k nächstgelegenen Nachbarn“) ist ein einfacher und wirkungsvoller Machine-Learning-Algorithmus für Klassifikations- und Regressionsaufgaben. Hier im Beispiel kann man ihn live erleben, wie er Handpositionen als Stein, Schere oder Papier klassifiziert, nachdem man ihn mit entsprechenden Schnappschüssen trainiert hat.

Was kann ich tun?

Anleitung

 

Stellen Sie zunächst sicher, dass steinbeis-analytics.de auf Ihre Webcam Zugriff hat. Warten Sie ab, bis das Handerkennungsmodell geladen ist (kann etwas dauern). Positionieren Sie dann Ihre Hand so vor der Webcam, dass Ihre Handposition erkannt und ein Handskelett angezeigt wird. Formen Sie dann einen „Stein“ mit der Hand und drehen Sie sie dabei langsam hin und her. Klicken Sie dabei mehrmals auf „Neues Beispiel Stein“, um verschiedene Schnappschüsse von „Stein“ zu erstellen. Verfahren Sie entsprechend mit „Schere“ und „Papier“. Klicken Sie dann auf „Erkennung starten“ und zeigen Sie der Kamera Stein, Schere oder Papier. Der kNN-Algorithmus versucht dann, diese Handposition richtig zu klassifizieren und gibt das Ergebnis aus. Falls das Ergebnis nicht zufriedenstellend ist, können Sie weitere Schnappschüsse aufnehmen.

ROC-Kurve und Gini-Koeffizient

ROC-Kurve und Gini-Koeffizient

Die Prognosekraft oder Trennschärfe eines maschinellen Lernverfahrens kann mit der ROC-Kurve und dem daraus abgeleiteten Gini-Koeffizienten gemessen werden.

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Handschrifterkennung mit Neuronalen Netzen

Handschrifterkennung mit Neuronalen Netzen

Die App visualisiert ein einfaches neuronales Netz – wie es lernt und wie es arbeitet – am Beispiel der Erkennung handgeschriebener Ziffern. Diese können mit der Maus live auf ein einfaches Zeichenfeld bestehend aus 5 x 3 Pixeln geschrieben werden. Die geschriebene Ziffer wird vom neuronalen Netz dabei unmittelbar in die erkannte Ziffer übersetzt. Wie gut das gelingt, hängt davon ab, wie gut das neuronale Netz trainiert ist.

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Naive Bayes

Naive Bayes

Der Naive-Bayes-Algorithmus ist ein Machine-Learning-Algorithmus. Er wird zum Beispiel in Spam-Filtern von E-Mail-Programmen verwendet. Die VisuApp illustriert die dahinterstehende Logik an einem Beispiel:

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Entscheidungsbaum

Entscheidungsbaum

Entscheidungsbäume sind maschinelle Lernverfahren, die sich durch besonders gute Verständlichkeit auszeichnen, da der Weg vom Input zum Ergebnis Schritt für Schritt nachvollzogen werden kann. In der VisuApp wird ein Entscheidungsbaum auf Basis von Trainingsdaten trainiert und grafisch dargestellt.

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Random Forest

Random Forest

Random Forests sind maschinelle Lernverfahren, die auch als „Ensemble-Verfahren“ bezeichnet werden. Hierbei wird statt nur eines einzelnen Entscheidungsbaums eine ganze Gruppe solcher Bäume trainiert („Wald“). Zur Klassifikation einer Eingabe wird diese in jedem Baum ausgewertet. Diejenige Klasse, die am häufigsten gewählt wurde, ist die Ausgabe des Random Forest.

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Lineare Regression

Lineare Regression

Die klassische lineare Regression kann wahrscheinlich als das einfachste maschinelle Lernverfahren betrachtet werden. Jedoch ist das Verfahren auch sehr „starr“ in dem Sinne, dass es nur lineare (d. h. geradlinige) Entscheidungsgrenzen zulässt.

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Der kNN-Algorithmus

Der kNN-Algorithmus

Der K-Nearest-Neighbours-Algorithmus ist ein einfacher und intuitiver Machine-Learning-Algorithmus, den wir mittels einer interaktiven VisuApp veranschaulichen.

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Support Vector Machines

Support Vector Machines

Support Vector Machines stellen eine der leistungsfähigsten und am weitesten verbreiteten Kategorien von maschinellen Lernverfahren dar.

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