Основи теорії нейронних мереж

Мета дисципліни: навчання здобувачів основам теорії нейронних мереж, архітектури нейронних мереж, алгоритмів навчання нейронних мереж. 

Завдання дисципліни:
надання навичок щодо моделювання нейронних мереж;
надання знань щодо засобів застосування нейронних мереж для виконання задач класифікації;
надання знань щодо видів функцій активації;
надання знань щодо визначення обчислювальної складності навчання; похибки апроксимації.  
Основні результати навчання

 Використовувати в практичній роботі спеціалізовані програмні продукти та програмні системи комп’ютерної математики.
 Розробляти математичні моделі у вигляді нейронних мереж для задач машинного навчання.

Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
Л – лекційні заняття; ЛЗ – лабораторні заняття; СРС – самостійна робота здобувача вищої освіти; КО – контрольні опитування; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації.
рядок)*
Тематика та види навчальних занять
(порожній рядок)*
1  тиждень

Л1. Моделювання нейронних мереж та їх основні властивості. 
ЛЗ1. 
СРС. К.
 
2  тиждень

Л2. Класифікація базових нейроструктур. Типи навчання.
СРС. К.

3  тиждень

Л3. Персептрони. Прототипи задач. Можливості одношарових персептронів. Вибір функції активації.
ЛЗ2. 
СРС. К.
 
4  тиждень

Л4. Багатошарові персептрони.
СРС. К.

5  тиждень

Л5. Градієнтне навчання багатошарових нейронів. Метод зворотного розповсюдження похибки.
ЛЗ3. 
СРС. К.
 
6  тиждень

Л6. Однонейронна мережа для одновимірного  та двовимірного вхідного сигналу.
СРС. К.

7  тиждень

Л7. Двошарова мережа з трьох нейронів у випадку двовимірного вхідного сигналу.
ЛЗ4. 
СРС. К.
 
8  тиждень

Л8. Двошарова мережа з чотирьох нейронів у випадку двовимірного вхідного та вихідного сигналу.
МКР1. 
СРС. К.

9  тиждень

Л9. Метод back-propagation і його використання.Оптимізація розміру та архітектури мереж.
ЛЗ5. 
СРС. К.
 
10  тиждень

Л10. Оптимізація архітектури мережі. Похибка, пов’язана зі складністю моделі. 
Оптимізація розмірів мережі.
СРС. К.

11  тиждень

Л11. Оптимізація архітектури мережі. Адаптивна оптимізація архітектури мережі
Валідація ( тестування ) навчання.
ЛЗ6. 
СРС. К.
 
12  тиждень

Л12. Стохастичні методи методи навчання нейромережі.
СРС. К.

13  тиждень

Л13. Навчання без вчителя. Стиснення інформації. Узагальнення даних. Прототипи задач
Нейрон – індикатор. Правило навчання Хеба.
ЛЗ7. 
СРС. К.
 
14  тиждень

Л14. Правило навчання Ойа. Взаємодія нейронів: аналіз головних компонентів.
Алгоритм навчання Ойа у випадку нейромереж простої структури Порівняння з традиційним статистичним аналізом.
СРС. К.

15  тиждень

Л15. Карти Кохонена.
ЛЗ8. 
МКР2.
СРС. К.
Індивідуальна робота
Не передбачена.
Самостійна робота
Самостійна робота складає 44 години. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1)  підготовка до лекційних занять – 14 годин;
2)  підготовка до практичних занять – 30 годин.
Процедура оцінювання
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та лабораторних занять, виконують 2 модульні контрольні роботи.
Модульні контрольні роботи №1, №2  виконуються у письмовій формі. Максимальна оцінка за бездоганне виконання становить 20 балів. Модульна робота складається з теоретичної частини (2 запитання) та практичної частини (2 завдання). Максимальна оцінка за правильне виконання теоретичної частини становить 10 балів, та за правильне виконання практичної частини становить 10 балів. Кожна правильна відповідь за теоретичне або практичне запитання оцінюється в 5 балів. Завдання вважається розв’язаним, якщо отримана правильна відповідь, послідовно наведено рішення, виконано всі необхідні рисунки та схеми, проставлені розмірності, пояснено формули.

Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів.

Семестровий модуль  №  1

ЛЗ. Оцінка за виконання робіт – 10 балів. Термін надання – 1, 3, 5 тиждень.
МК1.  Модульна контрольна робота – 20 балів (8 тиждень). Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.

Семестровий модуль  №  2

ЛЗ. Оцінка за виконання робіт – 10 балів. Термін надання – 9, 11, 13 тиждень.
МК2.  Модульна контрольна робота – 20 балів (15 тиждень).

Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.

Остаточним контролюючим моментом освоєння дисципліни є залік у 7 семестрі. Оцінка виставляється за результатами модульних опитувань та лабораторних робіт.
Умови допуску до підсумкового контролю
До заліку допускаються здобувачі вищої освіти, які виконали всі види навчальних елементів навчальної дисципліни на не менш, ніж на 60  %.
Політика освітнього процесу
Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності.
Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
Відсутність здобувача на контрольній роботі відповідає оцінці «0».
Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.
Заборонено використання будь-яких підручників, посібників, конспектів лекцій, шпаргалок під час проходження модульних контролів.