Machinelearning

PAC Learning is one of the most famous theories in learning theory. Learning theory concerns in answering questions like: What is learnable? Somewhat akin to La macchina di Turing for computability theory. How well can you learn something? PAC is a framework that allows to formally answer these questions. Now there is also a bayesian version of PAC in which there is a lot of research. Some definitions Empirical Risk Minimizer and Errors $$ \arg \min_{\hat{c} \in \mathcal{H}} \hat{R}_{n}(\hat{c}) $$ Where the inside is the empirical error. ...

This note used the definitions present in Provably Approximately Correct Learning. So, go there when you encounter a word you don’t know. Or search online Rademacher Complexity $$ \mathcal{G} = \left\{ g : (x, y) \to L(h(x), y) : h \in \mathcal{H} \right\} $$ Where $L : \mathcal{Y} \times \mathcal{Y} \to \mathbb{R}$ is a generic loss function. The Rademacher complexity captures the richness of a family of functions by measuring the degree to which a hypothesis set can fit random noise. From (Mohri et al. 2012). ...

Softmax is one of the most important functions for neural networks. It also has some interesting properties that we list here. This function is part of The Exponential Family, one can also see that the sigmoid function is a particular case of this softmax, just two variables. Sometimes this could be seen as a relaxation of the action potential inspired by neuroscience (See The Neuron for a little bit more about neurons). This is because we need differentiable, for gradient descent. The action potential is an all or nothing thing. ...

This is a quite good resource about this part of Support Vector Machines (step by step derivation). (Bishop 2006) chapter 7 is a good resource. The main idea about this supervised method is separating with a large gap. The thing is that we have a hyperplane, when this plane is projected to lower dimensional data, it can look like a non-linear separator. After we have found this separator, we can intuitively have an idea of confidence based on the distance of the separator. ...

$$ p(\theta \mid x_{1:n}, y_{1:n}) = \frac{1}{z} p(y_{1:n} \mid \theta, x_{1:n}) p(\theta \mid x_{1:n}) \approx q(\theta \mid \lambda) $$For Bayesian Linear Regression we had high dimensional Gaussians which made the inference closed form, in general this is not true, so we need some kinds of approximation. Laplace approximation Introduction to the Idea 🟩 $$ \psi(\theta) \approx \hat{\psi}(\theta) = \psi(\hat{\theta}) + (\theta-\hat{\theta} ) ^{T} \nabla \psi(\hat{\theta}) + \frac{1}{2} (\theta-\hat{\theta} ) ^{T} H_{\psi}(\hat{\theta})(\theta-\hat{\theta} ) = \psi(\hat{\theta}) + \frac{1}{2} (\theta-\hat{\theta} ) ^{T} H_{\psi}(\hat{\theta})(\theta-\hat{\theta} ) $$ We simplified the term on the first order because we are considering the mode, so the gradient should be zero for the stationary point. ...

This is also known as Lagrange Optimization or undetermined multipliers. Some of these notes are based on Appendix E of (Bishop 2006), others were found when studying bits of rational mechanics. Also (Boyd & Vandenberghe 2004) chapter 5 should be a good resource on this topic. $$ \begin{array} \\ \min f_{0}(x) \\ \text{subject to } f_{i}(x) \leq 0 \\ h_{j}(x) = 0 \end{array} $$Lagrangian function $$ \mathcal{L}(x, \lambda, \nu) = f_{0}(x) + \sum \lambda_{i}f_{i}(x) + \sum\nu_{j}h_{j}(x) $$ We want to say something about this function, because it is able to simplify the optimization problem a lot, but first we want to study this mathematically. ...

Definition of problems Object detection Bisogna trovare all’interno dell’immagine quali siano gli oggetti presenti, e in più vogliamo sapere dove siano quindi utilizzare una bounding box per caratterizzarli sarebbe buono. Object segmentation È riuscire a caratterizzare categoria per categoria per singoli pixelsm e per questo motivo potrei riuscire a fare delle image map in cui colorare singoli oggetti in una categoria. Datasets Example datasets Pascal VOC 2012 Coco datasets Cityscapes dataset Autogenerated datasets But I don’t know much about these datasets Applications Auto drive Campo medico (per segmentazione medica o riconoscimento immagini). reidentificazione. Key posse extimations. U-net Il primo skip connection ci permette di capire bene quali siano i bordi, perché sappiamo che la convoluzione riesce a prendere bene ...

Introduzione a Naïve Bayes NOTE: this note should be reviewed after the course I took in NLP. This is a very old note, not even well written. Bisognerebbe in primo momento avere benissimo in mente il significato di probabilità condizionata e la regola di naive Bayes in seguito. Bayes ad alto livello 🟩 Da un punto di vista intuitivo non è altro che predire la cosa che abbiamo visto più spesso in quello spazio ...

Introduzione agli alberi di decisione Setting del problema 🟩- Spazio delle ipotesi Definizione spazio ipotesi 🟩— Per spazio delle ipotesi andiamo a considerare l’insieme delle funzioni rappresentabili dal nostro modello. Questo implica che l’allenamento ricerca l’ipotesi ossia la parametrizzazione ottimale del nostro modello, ottimale in quanto minimizza l’errore che viene compiuto nel training set. L’insieme iniziale si può anche considerare come inductive bias ossia il restringimento solamente a certe ipotesi e non tutte. Altrimenti abbiamo no free lunch. ...

Queste note sono molto di base. Per cose leggermente più avanzate bisogna guardare Bayesian Linear Regression, Linear Regression methods. Introduzione alla logistic regression Giustificazione del metodo Questo è uno dei modelli classici, creati da Minsky qualche decennio fa In questo caso andiamo direttamente a computare il valore di $P(Y|X)$ durante l’inferenza, quindi si parla di modello discriminativo. Introduzione al problema Supponiamo che $Y$ siano variabili booleane $X_{i}$ siano variabili continue $X_{i}$ siano indipendenti uno dall’altro. $P(X_{i}| Y= k)$ sono modellate tramite distribuzioni gaussiane $\mathbb{N}(\mu_{ik}, \sigma_{i})$ NOTA! la varianza non dipende dalle feature!, questo mi permetterebbe di poi togliere la cosa quadratico dopo, rendendo poi l’approssimazione lineare Per esempio se utilizziamo nelle immagini, avrebbe senso normalizzare pixel by pixel, e non image wide con un unico valore, è una assunzione, che se funziona dovrebbe poi far andare meglio la regressione logistica! $Y$ è una distribuzione bernoulliana. Ci chiediamo come è fatto $P(Y|X)$? ...