Самостоятельная работа · Orange · неделя 11

Покéдетектив:
дело о странном соседе

В лаборатории перепутали не покемонов, а смысл слова «похож». Ваша задача — построить признаки, исследовать группы и соседей, проверить модель и объяснить, чему доверять рано.

7 миссий10 контрольных вопросов80% для сертификата
Примеры изображений покемонов из исходного задания
Иллюстрация из старой домашней работы. Знать имена и типы покемонов не требуется.

Перед началом: изображения, а не только CSV

Основа прежнего задания сохранена: осмотр изображений, VGG-19 и cosine, иерархическое разбиение на три группы, поиск соседей для Beldum. Теперь проверяем и альтернативы. Число картинок и имена ближайших соседей определите по своему набору — готового универсального ответа здесь нет.

Исходный набор

Открыть папку из старого задания ↗

Google Drive может потребовать доступ. Ссылка сохранена из исходного PDF; этот набор не включён в архив сайта.

Независимый учебный набор

Кнопка ниже собирает 121 PNG из открытого репозитория PokéAPI: номера 1–120 и Beldum (374). Это другой, компактный набор — его результаты не обязаны совпадать со старым.

Нужен интернет. Изображения скачиваются в браузер; ваши файлы никуда не отправляются.

Источник изображений: PokéAPI / sprites ↗

Не застревайте на установке. В Orange установите Image Analytics, перезапустите приложение и начните с 20–30 картинок. Для основного маршрута достаточно SqueezeNet (local). VGG-19 из старого задания оставлен как сравнение при доступном интернете. Работать в Orange удобнее на компьютере; на телефоне можно читать задание, заполнять отчёт и проходить проверку.

Распакуйте изображения в отдельную папку images. Для кластеризации не используйте названия видов как target. Не добавляйте дубликаты, почти одинаковые версии одной картинки и фоновые изображения, не относящиеся к задаче.

Ваш прогресс: 0 / 7 миссийОтветы сохраняются в этом браузере
01

Составьте паспорт набора

Не начинаем с кнопки «обучить». Начинаем с того, что загрузили.

Подключите Import Images → Image Viewer и отдельную ветку Import Images → Data Table. Осмотрите несколько десятков объектов: фон, размеры, прозрачность, дубликаты, повреждения. Выберите один и тот же рабочий набор для следующих сравнений.

02

Попробуйте стать фабрикой признаков

Ручной baseline до нейросети.

Выберите шесть разных покемонов. Придумайте два простых признака: например, доля определённого цвета и вытянутость силуэта. Сначала предположите, кто окажется рядом по этим признакам, затем найдите контрпример. Точные вычисления не обязательны: здесь мы проверяем идею признака, а не пишем обработчик изображений.

Не путайте объект и фон. Доля зелёного всего кадра может описывать фон, а не покемона. «Сильный» или «добрый» без внешней разметки не является вычисленным визуальным признаком.
03

Получите embedding и проверьте таблицу

Предобученная сеть — источник признаков, а не финальный ответ.

Import Images → Image Embedding (SqueezeNet local) → Data Table
Image Embedding → Select Columns → дальнейшие методы

Посчитайте embeddings. Сравните таблицу до и после: сколько новых признаков появилось, сколько изображений обработано и сколько пропущено. Число координат выпишите из своей версии, не угадывайте по названию сети. В Select Columns оставьте embedding-координаты в Features; имя и путь изображения — в Meta. Ширину, высоту и размер файла тоже уберите из Features. Для кластеризации target не нужен.

Дополнительный эксперимент: VGG-19 из старого задания

На тех же картинках получите второй embedding через VGG-19, если удалённый сервис доступен. Сравните время и состав соседей. Меняется именно представление. Недоступность сервиса не препятствует выполнению основного задания: используйте SqueezeNet и явно запишите выбор.

04

Разделите покемонов — и усомнитесь в результате

Три группы из старого задания теперь становятся началом исследования.

Embeddings → Distances (Rows, Cosine)
           → Hierarchical Clustering (Average, Top N = 3)
           → Image Viewer

Изучите каждую из трёх групп. Дайте ей осторожное описание, приведите два примера и одного неожиданного участника. Сохраните скриншот дендрограммы. Затем не меняя embedding и cosine, сравните Average и Complete; отдельно сравните разрезы k = 3 и k = 5. Меняйте по одному решению за раз.

Cosine + Average — наш исходный протокол. Не включайте Ward автоматически: его стандартная интерпретация через дисперсию связана с евклидовой геометрией. Три группы — выбранный разрез, а не доказательство трёх «настоящих типов» покемонов.
05

Найдите соседей Beldum

Важны оба входа Neighbors и исключение самого запроса.

Embeddings → Neighbors: Data
Embeddings → Image Viewer: выбрать Beldum
Image Viewer: Selected Data → Neighbors: Reference
Neighbors (Cosine, 3 соседа) → второй Image Viewer

В независимом наборе файл называется 0374-beldum.png. В другом наборе найдите beldum по имени. Если его нет, выберите другой объект и явно укажите замену. На вход Reference должна попасть ровно одна строка из таблицы embeddings, не исходная строка без признаков.

Получите три ближайших других изображения. Выключите включение reference в результат, если такой флажок есть в вашей версии; иначе исключите запрос из набора кандидатов. Запишите имена файлов. Затем переключите cosine на Euclidean, не меняя признаки и кандидатов. Совпали все три соседа или только часть? Совпадение тоже результат.

Важное соединение: Neighbors считает расстояния по таблице признаков. Матрицу из отдельного Distances не нужно подключать вместо его входа Data.
06

Измените картинку, сохранив объект

Маленький контролируемый эксперимент.

Возьмите копию выбранного изображения. Измените только одно свойство: яркость, фон или кадрирование. Исходник сохраните. До запуска запишите гипотезу: изменятся ли соседи? Получите embedding копии той же моделью и снова найдите три соседа среди прежних кандидатов. Уберите из кандидатов сам исходник и его варианты, иначе опыт сведётся к поиску дубликата.

Сравните два списка. Нас интересует не обязательный эффект, а проверяемый эксперимент. Не меняйте одновременно embedder, расстояние и картинку.

Бонус старого задания: «на какого покемона похож мой портрет?»

Это только игра с визуальными признаками, не вывод о личности. Вместо портрета можно взять рисунок, игрушку или предмет. Личное фото используйте только добровольно и с локальным SqueezeNet; не загружайте чужие лица и не отправляйте личные фотографии в удалённый embedder без согласия.

07

Теперь задайте target и проверьте классификатор

Не подменяем классы кластерными цветами.

Соберите две небольшие, ясно размеченные группы. Например: преимущественно синие / голубые и преимущественно красные / оранжевые. Возьмите не меньше 10 разных исходных изображений в каждом классе. Неуверенные случаи не размечайте наугад. Оценивайте цвет самого персонажа, не белого фона. Можно выбрать другую наблюдаемую характеристику, заранее описав правило.

Создайте подпапки классов и импортируйте их отдельно от исходного набора. Проверьте метку класса в Target. В Features — только embedding; путь, имя файла и названия папок — Meta. Снова используйте фиксированную предобученную сеть.

Import Images (две подпапки) → Image Embedding → Select Columns → Test & Score
Logistic Regression → Test & Score
kNN                 → Test & Score
Test & Score → Confusion Matrix → Image Viewer

В Test & Score выберите 5-fold stratified cross-validation, а не оценку на обучающих данных. Сравните Logistic Regression и kNN, например с k = 3. Если добавляете обучаемую предобработку, она должна оцениваться внутри обучающих частей. Не включайте в выборку версии из миссии 6 и дубликаты одной картинки.

Запишите Accuracy обеих моделей, рассмотрите Confusion Matrix и откройте ошибки. Если ошибок в вашей проверке нет, не придумывайте их: сообщите это и объясните, почему маленький учебный набор не гарантирует такой результат на новых изображениях. На каком простом ручном признаке мог бы работать baseline для ваших классов?

Честная граница вывода. Мы учимся предсказывать выбранную наблюдаемую характеристику, а не узнавать все виды покемонов. Одно изображение каждого уникального вида не позволяет честно проверить классификацию по виду. После подбора параметров финальная проверка требует отдельного, неиспользованного набора.

Бонус: дорожные знаки и детектор убедительных историй

Дорожные знаки

Как в старой работе, найдите Traffic Signs через Datasets в Orange. Повторите поиск трёх соседей и разрез дерева на три группы. Визуально похожие знаки не обязаны иметь одинаковое назначение. Если набор отсутствует в вашей версии, этот бонус можно пропустить.

ИИ — помощник рецензента

Дайте ИИ своё описание кластера без личных данных. Попросите найти альтернативное объяснение и предложить проверку. Не просите выдумывать метрики или недостающие наблюдения.

«Вот моя гипотеза о группе: … Назови два альтернативных объяснения и один эксперимент, различающий их. Не придумывай результаты».

Отчёт, который можно проверить

Сохраните workflow .ows, скриншоты дендрограммы, соседей и Confusion Matrix. В отчёте должны быть не только удачные примеры, но и сомнение, неожиданность или ограничение. Числа из Orange записывайте свои, не из примера.

Воспроизводимость: источник, число картинок, embedder, набор Features, метрика, linkage и параметры известны.

Интерпретация: названы визуальные свойства, объединяющие группы; нет утверждения «алгоритм открыл истинные типы».

Контроль: хотя бы один фактор изменён отдельно; гипотеза записана до результата.

Оценка модели: классы и протокол проверки понятны, дубликаты исключены, рассмотрены реальные ошибки.

Сайт хранит только введённый текст и отметки в вашем браузере. Фотографии и workflow здесь не загружаются.

Финальная проверка лаборатории

Это отдельные ситуации по домашней работе, не повтор основного квиза. Для сертификата нужны все 7 отметок выполненных миссий, заполненный отчёт и минимум 8 из 10 правильных ответов. Попытки не ограничены; ошибки разбираются после проверки.

Ответьте на все 10 вопросов.

Сертификат «Покéдетектив»

Сайт автоматически проверяет контрольные ответы и наличие текста в отчёте, но не может проверить ваш внешний workflow или истинность введённых метрик. За завершение работы отвечают ваши отметки и рубрика выше. Этот сертификат — учебное достижение, не независимая экспертиза проекта.

Вернуться к неделе 11

Источники и справка

Теория: предоставленные слайды и полный конспект урока 11. Основа практики: прежнее задание «Практическое задание №7». Сравнение настроек, контролируемый эксперимент, мини-классификация и электронный отчёт — расширение практики.

Слайды урока 11 · Умное саммари

Import Images · Image Embedding · Neighbors · Hierarchical Clustering

Картинка в начале взята из исходной домашней работы. Альтернативные изображения: PokéAPI / sprites. Pokémon и изображения персонажей принадлежат соответствующим правообладателям; учебный комплект не заявляет на них авторских прав.