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機器學習系統設計的目標

機器學習系統設計是為機器學習系統定義接口、算法、數據、基礎設施和硬件以滿足特定要求的過程。

大多數ML課程只涵蓋ML算法部分。在本課程中，我們不會教你不同的ML算法，但我們會看看整個系統。

下是我們將要學習的系統應該具備的四個主要要求：

• 可靠的
• 可伸縮的
• 可維護的
• 適應性強的

//stanford-cs329s.github.io/index.html

圖神經網絡(GNNs)是針對圖信號的信息處理體系結構。它們已經被開發出來，并在本課程中作為卷積神經網絡(CNNs)的推廣來介紹，它被用來在時間和空間上處理信號。這句話聽起來可能有些奇怪，這取決于你對神經網絡(NNs)和深度學習的了解程度。CNN不就是NN的特例嗎?GNN不也是這樣嗎?從嚴格意義上說，它們是存在的，但我們這門課的重點是涉及高維信號的大規模問題。在這些設置中，神經網絡無法伸縮。CNN為信號在時間和空間上提供可擴展的學習。GNNS支持圖信號的可擴展學習。

在本課程中，我們將在學習單特征和多特征GNN之前，介紹圖卷積濾波器和圖濾波器組。我們還將介紹相關的架構，如經常性的GNN。特別的重點將放在研究GNN的排列的等方差和圖變形的穩定性。這些特性提供了一個解釋的措施，可以觀察到的良好性能的GNNs經驗。我們還將在大量節點的極限范圍內研究GNN，以解釋不同節點數量的網絡間GNN的可遷移性。

//gnn.seas.upenn.edu/

Lecture 1: Machine Learning on Graphs 圖機器學習

圖神經網絡(GNNs)是一種具有廣泛適用性和非常有趣的特性的工具。可以用它們做很多事情，也有很多東西需要學習。在第一節課中，我們將回顧本課程的目標并解釋為什么我們應該關注GNN。我們還提供了未來的預覽。我們討論了在可擴展學習中利用結構的重要性，以及卷積是如何在歐幾里得空間中實現這一點的。我們進一步解釋如何將卷積推廣到圖，以及隨后將卷積神經網絡推廣到圖(卷積)神經網絡。

1.1 – Graph Neural Networks 圖神經網絡

在這門課程中，我希望我們能夠共同完成兩個目標。您將學習如何在實際應用程序中使用GNNs。也就是說，您將開發使用圖神經網絡在圖上表述機器學習問題的能力。你將學會訓練他們。你將學會評估它們。但你也會學到，你不能盲目地使用它們。你將學習到解釋他們良好的實證表現的基本原理。這些知識將允許您確定GNN適用或不適用的情況。

1.2 Machine Learning on Graphs: The Why 圖機器學習

我們關心GNN是因為它們使機器能夠在圖上學習。但我們為什么要關注圖機器學習呢?我們在這里詳述圖機器學習的原因。它為什么有趣?我們為什么要關心這個?我們關心的原因很簡單:因為圖表在信息處理中無處不在。

1.3 – Machine Learning on Graphs: The How

在討論了原因之后，我們來處理如何做。我們如何在圖上進行機器學習?這個問題的答案很簡單:我們應該使用神經網絡。我們應該這樣做，因為我們有豐富的經驗和理論證據證明神經網絡的價值。理解這些證據是本課程的目標之一。但在我們準備這么做之前，有一個潛在的阻礙因素:神經網絡必須利用結構來實現可擴展。

最新課程CS224n——自然語言處理與深度學習，主講人是斯坦福大學Chris Manning，他是斯坦福大學機器學習教授，語言學和計算機科學教授，斯坦福人工智能實驗室（SAIL）主任，以人為本的人工智能研究所副所長。

近年來，深度學習方法在許多不同的NLP任務中獲得了非常高的性能，使用不需要傳統的、特定于任務的特征工程的單個端到端神經模型。在本課程中，學生將深入了解NLP深度學習的前沿研究。通過講座、作業和期末專題，學生將學習設計、實施和理解自己的神經網絡模型所需的必要技能。本課程使用Pytorch 進行教學。

計算機科學正在發展，以利用新的硬件，如GPU、TPUs、CPU和大型商品集群。許多子領域，如機器學習和優化，已經調整了它們的算法來處理這樣的集群。

課程主題包括分布式和并行算法: 優化、數值線性代數、機器學習、圖分析、流式算法，以及其他在商用集群中難以擴展的問題。該類將重點分析程序，并使用Apache Spark和TensorFlow實現一些程序。

本課程將分為兩部分: 首先，介紹并行算法的基礎知識和在單多核機器上的運行時分析。其次，我們將介紹在集群機器上運行的分布式算法。

地址： //stanford.edu/~rezab/dao/

主講：

Reza Zadeh是斯坦福大學計算與數學工程學院的客座教授，同時也是Matroid公司的CEO。他的主要工作集中于機器學習理論與應用，分布式計算，以及離散數學。

課程目錄：

課程內容：

• 數學基礎：矩陣、向量、Lp范數、范數的幾何、對稱性、正確定性、特征分解。無約束最優化，graident下降法，凸函數，拉格朗日乘子，線性最小二乘法。概率空間，隨機變量，聯合分布，多維高斯。

• 線性分類器：線性判別分析，分離超平面，多類分類，貝葉斯決策規則，貝葉斯決策規則幾何，線性回歸，邏輯回歸，感知機算法，支持向量機，非線性變換。

• 魯棒性：對抗性攻擊、定向攻擊和非定向攻擊、最小距離攻擊、最大允許攻擊、基于規則的攻擊。通過納微擾。支持向量機的魯棒性。

• 學習理論：偏差和方差，訓練和測試，泛化，PAC框架，Hoeffding不等式，VC維。

參考書籍：

• Pattern Classification, by Duda, Hart and Stork, Wiley-Interscience; 2 edition, 2000.
• Learning from Data, by Abu-Mostafa, Magdon-Ismail and Lin, AMLBook, 2012.
• Elements of Statistical Learning, by Hastie, Tibshirani and Friedman, Springer, 2 edition, 2009.
• Pattern Recognition and Machine Learning, by Bishop, Springer, 2006.

講者： Stanley Chan 教授 //engineering.purdue.edu/ChanGroup/stanleychan.html

課程目標： 您將能夠應用基本的線性代數、概率和優化工具來解決機器學習問題

?你將了解一般監督學習方法的原理，并能評論它們的優缺點。 ?你會知道處理數據不確定性的方法。 ?您將能夠使用學習理論的概念運行基本的診斷。 ?您將獲得機器學習算法編程的實際經驗。