Tag: Artificial Intelligence

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Héctor Cobo 0
La innovación exige madurez, no velocidad

“Antes de correr, hay que aprender a caminar” es una consigna que hemos escuchado en diferentes momentos. Sin duda, fue una recomendación hecha por nuestros padres, y hoy vuelve a resonar cuando queremos emprender enormes proyectos de innovación e implementar las últimas novedades y tendencias tecnológicas en nuestras organizaciones. Muchos

Artificial Intelligence
SAS Viya: DLPyを用いたディープラーニングの判断根拠情報出力

ディープラーニング&画像処理用Python API向けパッケージ:DLPyでは、DLPyの基本的な機能を紹介しました。その中で、ディープラーニングの判断根拠となり得る情報、つまり入力画像のどこに着目しているのかをカラフルなヒートマップとして出力することができるheat_map_analysis()メソッドに触れました。 今回は、heat_map_analysis()メソッドを使用して、ヒートマップを出力する際に指定可能な有効なオプションに関していくつか紹介します。 GPU活用 ヒートマップ解析時の判別(予測)処理再実行回避 ヒートマップ出力対象画像タイプ(正・誤判別)指定 ヒートマップ出力対象画像指定 1.GPU活用 SAS Viyaのディープラーニングでは、ネットワークの層ごとにGPUを使用するかどうかの指定が可能ですが、ヒートマップを出力する際にも、指定したテストデータをモデルに当てはめての予測処理は実行されることになるので、同様にGPUを使用することが可能です。 GPUを使用することで、ヒートマップ出力の時間を短縮することができます。 2.ヒートマップ解析時の判別(予測)処理再実行回避 最初にheat_map_analysis()メソッドを実行する際には、モデルにテストデータを当てはめて判別(予測)処理が行われますが、以降、heat_map_analysis()メソッドを使用して、必要な判断根拠情報を再出力する際には、最初の実行時に計算された値を再利用するので、都度再計算(判別・予測処理)は行わず、より効率的、迅速に、ヒートマップを出力することができます。 「1.GPU活用」でのheat_map_analysis()メソッドではパラメータとして「data=te_img」が指定され、モデルにテストデータを当てはめていましたが、下記の再実行の例では、このパラメータは指定されず、結果のメッセージにも「Using results from model.predict()」と、実行済みの計算結果が使用されている旨が表示されています。 3.ヒートマップ出力対象画像タイプ(正・誤判別)指定 ディープラーニングのモデルにテストデータを当てはめて判別(予測)した結果として、正しく判定された画像と間違った判定が下された画像があります。 heat_map_analysis()メソッドの「img_type」パラメータを使用し、正:”C”(Correct Classification), 誤:“M”(Miss Classified), すべて:“A”(All)、を指定して該当画像の判断根拠情報を出力することが可能です。 以下は、誤判別された画像(img_type=‘M’)の判断根拠情報出力例です。 画像のどの部分に着目して、間違った判断に至ったのかを確認することができるので、モデル精度を改善するためには、学習用にどのような画像が必要なのかといった、示唆も与えてくれます。 4.ヒートマップ出力対象画像指定 heat_map_analysis()メソッドの「filename / image_id」パラメータを使用し、特定の画像を指定して、出力することも可能です。 以下は、画像ファイルリストの上位2つの画像のヒートマップをファイル名指定で出力している例です。 以下は、画像ファイルリストの先頭の画像のヒートマップをID指定で出力している例です。 上記例の詳細に関しては、こちらのGitfubサイトをご覧ください。  DLPyの詳細に関しては、こちらのGithubサイトをご覧ください。  

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「Pipefitter」の応用 ~CNN(特徴抽出器)+機械学習(分類器)でCNNの欠点を補完

前回は、SASの「Pipefitter」の基本的な使用方法を紹介しました。続く今回は、基本内容を踏まえ、ひとつの応用例を紹介します。 SAS Viyaのディープラーニング手法の一つであるCNNを「特徴抽出器」として、決定木、勾配ブースティングなどを「分類器」として使用することで、データ数が多くないと精度が出ないCNNの欠点を、データ数が少なくても精度が出る「従来の機械学習手法」で補強するという方法が、画像解析の分野でも応用されています。 以下は、SAS Viyaに搭載のディープラーニング(CNN)で、ImageNetのデータを学習させ、そのモデルに以下の複数のイルカとキリンの画像をテストデータとして当てはめたモデルのpooling層で出力した特徴空間に決定木をかけている例です。 In [17]: te_img.show(8,4) 以下はCNNの構造の定義です。 Build a simple CNN model   In [18]: from dlpy import Model, Sequential from dlpy.layers import * from dlpy.applications import *   In [19]: model1 = Sequential(sess, model_table='Simple_CNN')   Input Layer   In [20]: model1.add(InputLayer(3, 224, 224, offsets=tr_img.channel_means))   NOTE: Input

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機械学習のパイプラインを簡素化するPython向けパッケージ「Pipefitter」

SASでは、Python向けパッケージ/ライブラリとして、機械学習のパイプラインの実装を簡素化する「Pipefitter」を提供しています。 SASの「Pipefitter」パッケージは、SAS Viyaまたは、SAS v9の反復可能なワークフローの一つの段階として、データ変換とモデルフィッティング向けパイプラインを開発するためのPython APIを提供します。 このパッケージを使用すると、SASでデータを操作して、次のような処理を実装できます: ・欠損値補完 ・デシジョンツリー、ニューラルネットワーク、およびその他の機械学習テクニックを使用したパラメータ推定値の適合 ・ハイパーパラメータチューニングを使用したモデル選択の高速化 ・スコアリングとモデル評価 「Pipefitter」のもう一つの重要な特徴は、SASが提供する他の2つのPythonパッケージの能力に基づいていることです。 SWAT: SAS Viyaプラットフォームのインメモリー分析エンジンであるSAS Cloud Analytic Services(CAS)を活用し様々なデータ操作や分析を可能にするPython向けパッケージ SASPy: SAS9.4の機能を活用し、分析、データ操作、および視覚化を行うためのPython向けパッケージ ロジスティック回帰でのパラメータ推定などのパイプライン処理は、SASPyを介してSAS 9で、SWATを介してCASで同じように実行されるように設計されています。 以下は、タイタニック号の乗船者データに基づくパイプラインの例です。 まず、KaggleのサイトからPandas DataFrameにデータをダウンロードします。 In [1]: import pandas as pd In [2]: train = pd.read_csv('http://s3.amazonaws.com/assets.datacamp.com/course/Kaggle/train.csv')   In [3]: train.head() Out[3]: PassengerId Survived Pclass 0 1 0 3 1 2 1

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Charlie Chase 0
Will artificial intelligence replace humans?

We have entered the “second machine age.” The first machine age began with the industrial revolution, which was driven primarily by technology innovation. The ability to generate massive amounts of mechanical power made humans more productive. Where the steam engine started the industrial revolution, the second machine age has taken

Artificial Intelligence
Leo Sadovy 0
AI and trust

Andy Dufresne, the wrongly convicted character in The Shawshank Redemption, provocatively asks the prison guard early in the film: “Do you trust your wife?” It’s a dead serious question regarding avoiding taxes on a recent financial windfall that had come the guard's way, and leads to events that eventually win

Machine Learning
SAS Viya:ディープラーニング&画像処理用Python API向けパッケージ:DLPy

SASでは、従来からSAS Viyaの機能をPythonなど各種汎用プログラミング言語から利用するためのパッケージであるSWATを提供していました。 これに加え、よりハイレベルなPython向けAPIパッケージであるDLPyの提供も開始され、PythonからViyaの機能をより効率的に活用することが可能となっています。 ※DLPyの詳細に関しては以下サイトをご覧ください。 https://github.com/sassoftware/python-dlpy DLPyとは DLPyの機能(一部抜粋) 1.DLPyとは DLPyは、Viya3.3以降のディープラーニングと画像処理(image action set)のために作成された、Python API向けハイレベルパッケージです。DLPyではKerasに似たAPIを提供し、ディープラーニングと画像処理のコーディングの効率化が図られています。既存のKerasのコードをほんの少し書き換えるだけで、SAS Viya上でその処理を実行させることも可能になります。 例えば、以下はCNNの層の定義例です。Kerasに酷似していることがわかります。 DLPyでサポートしているレイヤは、InputLayer, Conv2d, Pooling, Dense, Recurrent, BN, Res, Proj, OutputLayer、です。 以下は学習時の記述例です。 2.DLPyの機能(一部抜粋) 複数のイルカとキリンの画像をCNNによって学習し、そのモデルにテスト画像を当てはめて予測する内容を例に、DLPyの機能(一部抜粋)を紹介します。 2-1.メジャーなディープラーニング・ネットワークの実装 DLPyでは、事前に構築された以下のディープラーニングモデルを提供しています。 VGG11/13/16/19、 ResNet34/50/101/152、 wide_resnet、 dense_net また、以下のモデルでは、ImageNetのデータを使用した事前学習済みのweightsも提供(このweightsは転移学習によって独自のタスクに利用可能)しています。 VGG16、VGG19、ResNet50、ResNet101、ResNet152 以下は、ResNet50の事前学習済みのweightsを転移している例です。 2-2.CNNの判断根拠情報 heat_map_analysis()メソッドを使用し、画像の何処に着目したのかをカラフルなヒートマップとして出力し、確認することができます。 また、get_feature_maps()メソッドを使用し、CNNの各層の特徴マップ(feature map)を取得し、feature_maps.display()メソッドを使用し、取得されたfeature mapの層を指定して表示し、確認することもできます。 以下は、レイヤー1のfeature mapの出力結果です。 以下は、レイヤー18のfeature mapの出力結果です。 2-3.ディープラーニング&画像処理関連タスク支援機能 2-3-1.resize()メソッド:画像データのリサイズ 2-3-2.as_patches()メソッド:画像データ拡張(元画像からパッチを生成) 2-3-3.two_way_split()メソッド:データ分割(学習、テスト) 2-3-4.plot_network()メソッド:定義したディープラーニングの層(ネットワーク)の構造をグラフィカルな図として描画 2-3-5.plot_training_history()メソッド:反復学習の履歴表示

Machine Learning
SAS Viya: ディープラーニングと機械学習の判断根拠情報

前回の「ディープラーニングの判断根拠」ブログでは、PythonからSAS Viyaの機能を活用するためのパッケージであるSWATを使用した例を説明しましたが、今回は、以下2点に関してご紹介します。 SAS ViyaのよりハイレベルなPython APIであるDLPyを使用した画像認識モデルの判断根拠情報 機械学習の判断根拠情報 1.SAS ViyaのよりハイレベルなPython APIであるDLPyを使用した画像認識モデルの判断根拠情報 この例では、複数のイルカとキリンの画像をSAS Viyaのディープラーニング(CNN)で学習させ、そのモデルに以下の画像を当てはめて、これがイルカなのか否かを判別するものです。 実際、この画像はイルカであると判定されたんですが。 SAS Viyaでは、その判断根拠となり得る情報の一つとして、入力画像のどこに着目したのかを以下の通り出力し、確認できるようになっています。 DLPyでは、get_feature_maps()メソッドでfeature mapを取得し、feature_map.display()で指定したレイヤーの内容を表示することができます。 以下は、レイヤー1のfeature mapです。 以下は、レイヤー18のfeature mapです。 白色の濃淡で、判別に影響を与えている箇所を確認することができます。 さらに、SAS Viyaでは、画像認識モデルの判断根拠情報を可視化する手法の一つである、Grad-CAMと同様に、画像の何処に着目したのかを、カラフルなヒートマップとして出力し、確認することもできるようになっています。 しかも、heat_map_analysis()メソッドを使用して、以下の通り、たった1行書くだけでです。 青、緑、赤の濃淡で、判別に影響を与えている箇所を確認することができます。 DLPyの詳細に関しては、以下をご覧ください。 https://github.com/sassoftware/python-dlpy 2.機械学習の判断根拠情報 もちろんディープラーニングだけではなく、従来からの機械学習のモデルによって導き出された予測や判断に関しても、それがなぜ正しいと言えるのか、具体的に言えば、なぜAさんはこの商品を買ってくれそうだと判断されたのか、なぜこの取引データは疑わしいと判断されたのか、を説明する必要性があるわけです。特に説明責任が求められるような業務要件においては、 ということでSAS Viyaの次期版には機械学習の判断根拠情報、モデル内容を説明するための機能が実装される予定です。 まず、影響度が最も高い変数は、という問いに対しては、従来からの変数の重要度で確認することができます。これをさらに一段掘り下げたものが、Partial Dependence (PD)です。 日本語では「部分従属」と言いますが。重要度の高い変数は、予測に対して、具体的にはどのように作用しているのかを知ることができます。 そしてこのPDを元にさらに一段掘り下げたものが、Individual Conditional Expectation (ICE)になります。 また、これらとは別に、なぜその予測結果に至ったのかを説明するテクニックとしてLocal Interpretable Model-agnostic Explanations (LIME)を活用することができます。 SAS Viyaベースの製品であるSAS Visual Data Mining and

Data Visualization
SAS Visual Analyticsで地図上にカスタム境界線(領域)を描いて分析―(続編)

前回、この機能を紹介した際には、海外に実在する施設や地図上での活用例をご覧いただきました。 その続編となる今回は、以下の2点に関してご紹介します。 (尚、以下のデモ画面に表示されている数値(座席数、利用率、収益率、等)はすべてダミーデータです)   1.日本地図上に実在する施設に対するカスタム境界線分析 2.カスタム境界線機能で、こんなことまでできるなんて…   1.日本地図上に実在する施設に対するカスタム境界線分析 私は埼玉県さいたま市に在住しているのですが、だからというわけではありませんが、今回は、埼玉スタジアムの座席レイアウトを地図上の埼玉スタジアム上に描画してみました。(図1.参照) 図1.埼玉スタジアム地図上に描画された、観客席レイアウト 図1.では、「客席別利用率」ページが表示されています。 左側には客席ゾーン別の座席数が棒グラフで表示され、右側には、スタジアムの客席レイアウトが表示され、利用率によって色分けされています。また、棒グラフ上でゾーンCが選択され、スタジアム内の対応する客席の部分がハイライトされている状態です。 もちろん、SAS Visual Analytics(以降、VA)の標準機能を使用して、特定の客席エリアをクリックし、そのエリアのチケット料金や、収益の推移、などの詳細情報をポップアップで表示させることも可能です。 右側の地図が本当に埼玉スタジアムのある地点なのかを分かりやすく見ていただくために、図2.ではズームアウトしたものも載せました。埼玉スタジアムは国道122号線沿いにあるんですね。 図2.図1.から地図を少しズームアウトした状態 以下の図3.は同じレポート内の「ゾーン別客席マップ」ページです。棒グラフのゾーン別の色に合わせて、客席エリアの色を合わせたものです。 図3.「ゾーン別客席マップ」ページ   2.カスタム境界線機能で、こんなことまでできるなんて… 実は、VAの地図描画用オブジェクトである、「ジオマップ」では、地図を非表示にすることができます。 あれ?、地図描画用の機能なのに、地図を非表示にする意味あるの?と思われるかと思いますが、これがあるんですね。 その一例をご紹介します。 以下の図4.は、とある列車の車両内の座席別収益率を分析するレポートです。座席ごとの収益率が色分けで表示されています。(座席別に収益率を把握する必要があるかどうかは別のお話ですが) 図4.列車内座席別収益率レポート この座席レイアウトも「ジオマップ」オブジェクトを使用し、地図上に描画されているものなのですが、地図は境界線(領域)を描くためには必要ですが、この例のような場合は、描いた後は地図が必要ないので非表示にしているわけです。地図を非表示にしていること以外は、その他の例と同様に、チャートやアナリティクスとのインタラクション等はもちろん可能です。 上記の図4.でも、座席別収益率の棒グラフ上で、最も収益率の低い座席(右端の棒)を選択し、該当の座席位置をハイライト表示しています。 SAS Visual Analytics on SAS Viyaでは、こんなこともできるんですね。 例えば、人体図の中の内臓別の疾患状況をビジュアルに分析する、工場内プラントの設備(工程)ごとの稼働状況を図解でビジュアルに可視化し分析する、店舗内の商品陳列棚別の在庫状況や売上状況を図解でビジュアルに可視化し分析する…なんていうこともできそうですね。

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Thomas Keil 0
Künstliche Intelligenz: Wie können Unternehmen am besten innovieren? – Fragen an Data-Science-Experte Holger von Jouanne-Diedrich

Background: Prof. Dr. oec. HSG Holger K. von Jouanne-Diedrich ist seit 2013 Professor für Wirtschaftsinformatik und Customer Relationship Management an der Hochschule Aschaffenburg, Bayern. Er promovierte am Institut für Wirtschaftsinformatik der Universität St. Gallen, Schweiz, und studierte Betriebswirtschaftslehre an der Universität Hamburg. Weiterhin hatte er verschiedene Stationen bei der Lufthansa, der

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Cristina Conti 0
Analytics Economy: il futuro è data-driven

Vent’anni fa era Internet. Oggi sono gli Analytics a rivoluzionare la nostra vita e la società in ogni suo aspetto. Si parla già, infatti, di Analytics Economy: una nuova era basata sui dati e caratterizzata dall’impatto predominante dell’Artificial Intelligence. Ogni ambito della nostra vita sarà interessato da questo cambiamento rivoluzionario,

Machine Learning
Makoto Unemi (畝見 真) 0
ディープラーニングの判断根拠

予測モデル生成において、従来は、人が考えてデータの中から特徴を抽出する必要がありましたが、ディープラーニングでは、この特徴を自動的に抽出して学習することが可能になっています。 半面、どのように特徴が抽出されているのかに関しては、基本的にはブラックボックスであり、説明責任が求められるような業務要件では、その分析結果を業務に活用することが難しい場合もあります。 しかし、近年ディープラーニングから出てきた結果の根拠=判断根拠を可視化する手法がいくつか考案されてきています。 関連情報サイト: https://qiita.com/icoxfog417/items/8689f943fd1225e24358 https://pair-code.github.io/saliency/ http://blog.brainpad.co.jp/entry/2017/07/10/163000 SAS Viyaでは、各種のディープラーニング(DNN, CNN, RNN)を用いた学習が可能ですが、今回はCNNを用いた画像認識において、判断根拠となり得る情報の出力に関してご紹介します。 この例は、複数のイルカの画像をCNNで学習し、対象の画像(写真)がイルカなのかどうかを判別するものです。 モデルを作成後、以下の画像をモデルに当てはめてスコアリングを実施。 この画像は「イルカ」だと判定されたのですが、その判断根拠の一つとして、以下のように、この画像のどの部分がより重要であると判断されているのかを可視化することが可能になっています。 【レイヤー1のfeature map】 【レイヤー18のfeature map】 SAS Viyaでは、モデルのスコアリング時のオプションとして、指定したレイヤ(層)の特徴マップ(feature map)を画像として指定ライブラリに出力することが可能です。 >> スコアリング用のアクション:”dlScore” の layerOut={出力先ライブラリとテーブル名} オプションと layers={出力対象レイヤ名} オプション >> 上図はライブラリに出力された画像(feature map)を表示したものです。

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