Introduktion till maskininlärning med TensorFlow 2.0

Maskininlärning (Machine Learning, ML) representerar ett nytt paradigm i programmering, där du istället för att programmera explicita regler på ett språk som Java eller C ++, bygger ett system som tränas och lärs upp på data från ett stort antal exempel, för att sedan kunna dra slutsatser av ny data baserat på de mönster som identifierats utifrån träningsdatat.
Men hur ser ML egentligen ut? I del ett av Machine Learning Zero to Hero går AI-evangelisten Laurence Moroney (lmoroney @) genom ett grundläggande Hello World-exempel på hur man bygger en ML-modell och introducerar idéer som vi kommer att tillämpa i det senare avsnittet om datorseende (Computer Vision) längre ner på denna sida.
Vill du ha en lite mer omfattande introduktion rekommenderar jag Introduction to TensorFlow 2.0: Easier for beginners, and more powerful for experts.

(40:55)

Intro to Machine Learning (ML Zero to Hero, part 1)

Prova själv den här koden i Hello World of Machine Learning: https://goo.gle/2Zp2ZF3

Basic Computer Vision with ML (ML Zero to Hero, part 2)

I del två av Machine Learning Zero to Hero går AI-evengalisten Laurence Moroney (lmoroney @) genom grundläggande datorseende (Computer Vision) med maskininlärning genom att lära en dator hur man ser och känner igen olika objekt (Object Recognition).

Fashion MNIST – ett dataset med bilder på kläder för benchmarking

Fashion-MNIST är ett forskningsprojekt av Kashif Rasul & Han Xiao i form av ett dataset av Zalandos artikelbilder. Det består av ett träningsset med 60 000 bildexempel och en testuppsättning med 10 000 exempel. Varje exempel är en 28 × 28 pixlar stor gråskalabild, associerad med en etikett från 10 klasser (klädkategorier).
Fashion-MNIST är avsett att fungera som en direkt drop-in-ersättning av det ursprungliga MNIST-datasättet för benchmarking av maskininlärningsalgoritmer.

fashion-mnist-sprite

Fashion MNIST dataset

Varför är detta av intresse för det vetenskapliga samfundet?

Det ursprungliga MNIST-datasättet innehåller många handskrivna siffror. Människor från AI / ML / Data Science community älskar detta dataset och använder det som ett riktmärke för att validera sina algoritmer. Faktum är att MNIST ofta är det första datasetet de provar på. ”Om det inte fungerar på MNIST, fungerar det inte alls”, sägs det. ”Tja, men om det fungerar på MNIST, kan det fortfarande misslyckas med andra.”

MNIST Dataset för nummerklassificering

Fashion-MNIST är avsett att tjäna som en direkt drop-in ersättning för det ursprungliga MNIST-datasetet för att benchmarka maskininlärningsalgoritmer, eftersom det delar samma bildstorlek och strukturen för tränings- och testdelningar.

Varför ska man ersätta MNIST med Fashion MNIST? Här är några goda skäl:

GitHub:

Find detailed information and the data set on GitHub

Här är ett exempel på datorseende som du kan testa själv: https://goo.gle/34cHkDk

Se mer om att koda TensorFlow → https://bit.ly/Coding-TensorFlow
Prenumerera på TensorFlow-kanalen → http://bit.ly/2ZtOqA3

Introducing convolutional neural networks (ML Zero to Hero, part 3)

I del tre av Machine Learning Zero to Hero diskuterar AI-evangelisten Laurence Moroney (lmoroney @) CNN-nätverk (Convolutional Neural Networks) och varför de är så kraftfulla i datorseende-scenarier. En ”convolution” är ett filter som passerar över en bild, bearbetar den och extraherar funktioner eller vissa kännetecken (features) i bilden. I den här videon ser du hur de fungerar genom att bearbeta en bild för att se om du kan hitta specifika kännetecken (features) i bilden.

Codelab: Introduktion till invändningar → http://bit.ly/2lGoC5f


Introducing convolutional neural networks (ML Zero to Hero, part 3)

Build an image classifier (ML Zero to Hero, part 4)

I del fyra av Machine Learning Zero to Hero diskuterar AI-evangelisten Laurence Moroney (lmoroney @) byggandet av en bildklassificerare för sten, sax och påse. I avsnitt ett visade vi ett scenario med sten, sax och påse, och diskuterade hur svårt det kan vara att skriva kod för att upptäcka och klassificera dessa. I de efterföljande avsnitten har vi lärt oss hur man bygger neurala nätverk för att upptäcka mönster av pixlarna i bilderna, att klassificera dem, och att upptäcka vissa kännetecken (features) med hjälp av bildklassificeringssystem med ett CNN-nätverk (Convolutional Neural Network). I det här avsnittet har vi lagt all information från de tre första delarna av serien i en.

Colab anteckningsbok: http://bit.ly/2lXXdw5
Rock, papper, saxdatasätt: http://bit.ly/2kbV92O


Build an image classifier (ML Zero to Hero, part 4)

Grunderna i 3D-modellering

I denna tutorial får du lära dig en metod för att modellera nästan vad som helst i 3D. När du ska skissa, rita eller 3D-modellera ett objekt kan du kombinera och förändra de fyra grundformerna plan, kub, sfär och cylinder. I filmklippet används programvaran Blender, men samma principer gäller för alla 3D-programvaror.

How to Model Anything in 3D – Modeling Fundamentals (10:59)



3D fotogrammetri med Meshroom och Blender

Lär dig hur du 3D-scannar genom att ta mängder av foton med din mobilkamera, importera bilderna i programvaran Meshroom (a free open-source 3D Reconstruction Photogrammetry Software based on the AliceVision framework), och sedan justera, ljussätta och rendera 3D-modellen i Blender för att skapa en fotorealistisk 3D-modell av det du fotograferat av.



How to 3D Photoscan Easy and Free! (34:49)

Vad kommer folk ha på sig i framtiden?

En ny våg av innovation driver en radikal förändring av mode och textilbranschen. I framtiden kan kläder vara datorer, tillverkade med material designade och odlade i ett labb.

Filmen nedan ger en inblick i det som har kommit att kallas Fashiontech.

Kopiera nedanstående text, klistra in den i din loggbok och läs sedan texten.

Bärbar teknik, data, automatisering och labbodlat material kommer att ha en stor inverkan på vad människor kommer att ha på sig i framtiden.

Sedan sömnaden och vävningen föddes har tekniken alltid lett till utveckling inom mode. Den industriella revolutionen mekaniserade tillverkning som möjliggör massproduktion. På 1960-talet tog syntetiska material som polyester fart och skapade nya möjligheter för mode.

Nu öppnar konvergensen av ny teknik upp tidigare otänkbara möjligheter.
Dr Amanda Parkes är modevetenskapsman och chef för innovation vid FT-labs, ett riskkapitalföretag som främst investerar i modetekniska startups. Hon berättar att det bland dessa nystartade företag handlar om att hitta nästa generation förnybara material som kan odlas i ett labb. Traditionell siden produceras av insektslarver som bildar kokonger, oftast silkesmaskar. Men snarare än att lita på dessa insekter, så skapar bulttrådar silke i provrör. Biotillverkade material tar bort behovet av djur och insekter och det är ett mer hållbart och effektivt sätt att producera råmaterial.

Andra företag skapar läderalternativ. I stället för att använda djur skapar forskare biotillverkade material från ananasblad och till och med svamp. Konvergensen mellan mode och teknik ger också möjligheter att förändra inte bara kläder utan de människor som bär dem.

Myant är ett företag som är banbrytande i skapandet av kläder som kan övervaka alla dina rörelser. Så kallade smarta tyger förutspås bli nästa stora genombrott för bärbar teknik. Garn kombineras med elektroniska sensorer så att viktiga data kan fångas från människokroppen. För att skapa kläder som kan övervaka bärarens hälsa och fitness har Myant samlat team av människor som inte traditionellt har arbetat under samma tak. Smarta tyger kan radikalt förändra konsumenternas relationer till kläderna de bär, men när tekniken ökar förändringstakten, hur kan branschen hålla reda på vad konsumenterna verkligen vill ha?

Francesca Muston är chef för detaljhandeln på WGSN, världens ledande modeprognosbyrå. Personalen här använder big data för att analysera politiska, sociala och miljömässiga trender för att förutsäga morgondagens heta mode. Teknik driver en explosion i konsumentens val såväl som det förvirrande utbudet av kläddesign och skapande. För att textil- och modebranschen ska överleva vänder de sig till tekniken. Maskininlärningsteknologier är nu centrala för modeprognoser, vilket snabbt upptäcker mönster bland den ständigt växande datamängden.

Från bioteknik till demografiska förändringar och att förutsäga trender är inte längre en konst, det har blivit en vetenskap.

The Science of Great UI

I följande filmklipp (The Science of Great UI) kan du lära dig de viktigaste tumreglerna för god design när det kommer till UI användargränssnitt.
Små ändringar kan få en stor effekt på resultatet av vad du skapar.

The Science of Great UI av Mark Miller

Skiss, teckning och ritningar

http://www.iktlabbet.se/wp-content/uploads/2019/10/skiss-teckning-ritning-Konstruktionsritning.pdf

Skiss, (från grekiska schedios – schediazo) betyder hastigt gjord, nonchalant – att göra något på rak arm. (Wikipedia.se)

Används till: Ofärdig teckning, prova på former, funktioner, storlekar – idéutveckling

Teckning är en form av bildligt uttryck och är en av de största formerna inom bildkonst. (Wikipedia.se)

Används till: Färdig visuell modell av verkligheten, visar hur man tänker sig det ser ut. (Kommer att se ut.)

En teknisk ritning är ett tekniskt dokument som används för att helt och hållet ange krav för produkter som ska tillverkas eller bearbetas. (Wikipedia.se)
Visar hur det ska konstrueras.

Teknisk ritning – olika typer av linjer

Konturlinje, Hel linje
Visar en form vi kan se
Framsida
Ljushållare

Apple Watch upptäckte oregelbunden hjärtrytm i stor amerikansk studie

Uppgiftskod: AWUOHISAS-TKSVBISH

Frågeställning: Hur kan bärbar konsumentelektronik och artificiell intelligens användas inom sjukvården för att rädda liv?

Bildresultat för apple watch 3 pulse
Bild på Apple Watch med tillhörande hälso-app för att mäta hjärtats puls.
Photo: Apple

Översatt artikel från : https://www.reuters.com/article/us-health-heart-apple/apple-watch-detects-irregular-heart-beat-in-large-u-s-study-idUSKCN1QX0EI

3-10 minuters lästid

(Reuters) – Apple Watch kunde upptäcka oregelbundna hjärtpulsfrekvenser som kan signalera behovet av ytterligare övervakning för att upptäcka ett allvarligt hjärtrytmproblem, enligt data från en stor studie finansierad av Apple Inc, som visar en potentiell framtida roll för bärbar konsumentelektronik (s k wearables) inom vården.

Bild på ett pumpande hjärta som visar hjärtats funktion.

Forskare hoppas att tekniken kan hjälpa till vid tidig upptäckt av förmaksflimmer eller hjärtflimmer (eng. Atrial Fibrillation, AF), den vanligaste formen av oregelbundna hjärtslag. Patienter med obehandlad förmaksflimmer har fem gånger större sannolikhet att drabbas av stroke.

Informationsfilm om förmaksflimmer 1:08

Resultat från den största förmaksflimmer-undersöknings- och detekteringstudien med över 400 000 Apple Watch-användare som var inbjudna att delta, presenterades på lördagen den 16 mars 2019 vid American College of Cardiology-mötet i New Orleans.

Av de 400 000 deltagarna fick 0,5 procent, cirka 2000 personer, meddelanden om en oregelbunden puls via appen i deras smarta klockor. Dessa personer fick sedan bära en mobil EKG-apparat (elektrokardiografi) för efterföljande detektion av förmaksflimmerepisoder.

En tredjedel av dem vars klockor upptäckte en oregelbunden puls bekräftades ha förmaksflimmer med hjälp av EKG-tekniken, sa forskarna.

84 procent av de oregelbundna hjärtpulsmeddelandena bekräftades senare ha varit hjärtflimmer-episoder, visade data.

”Läkaren kan använda informationen från studien, kombinera den med sin bedömning … och sedan styra kliniska beslut om vad man ska göra med en varning”, säger Dr. Marco Perez, en av studiens ledande utredare från Stanford School of Medicine.

Studien fann också att 57 procent av deltagarna som fick en alert på sin smarta klocka sökte läkarvård.

För företag som Apple ger den här typen av data en kraft i en ny riktning in i sjukvårdsbranschen. Apples nya smarta klocka, Apple Watch Series 4, som blev tillgänglig först efter studien började, och som alltså inte användes i den här studien, har förmågan att ta ett EKG (elektrokardiogram) för att upptäcka hjärtproblem. Den produkten krävde ett godkännande från US Food and Drug Administration (FDA).

Dr. Deepak Bhatt, en kardiolog (typ av hjärtspecialist) från Brigham and Women’s Hospital i Boston som inte var inblandad i försöken, kallade den en viktig studie, eftersom användningen av denna typ av bärbar teknik bara kommer att bli mer utbredd.
”Studien är ett viktigt första steg för att ta reda på hur kan vi använda dessa teknologier på ett sätt som bygger på bevis,” han sa.

Under de första lite drygt 2 minuterna i denna filmade intervju diskuterar Drs. Deepak Bhatt och Peter Block ”AFib detection using the Apple Watch” och beskriver det som en disruptiv teknologi som kan förändra sjukvården (Apple Heart – 00:30-02:30);

Forskare uppmanar till försiktighet av läkare att använda data från konsumentprodukter vid behandling av patienter. Men de ser också stor framtidspotential för denna typ av teknik.

”Förmaksflimmer är bara början, eftersom denna studie öppnar dörren för att ytterligare undersöka bärbar teknik och hur de kan användas för att förebygga sjukdom innan den slår ut,” säger Lloyd Minor, dekan för Stanford School of Medicine.

Uppgiftskod: AWUOHISAS-TKSVBISH

Diskussionsfrågor:

Syftet med följande diskussionsfrågor är att låta eleverna arbeta språkutvecklande med artikeln där de tränar, utvecklar och visar sina kunskaper och förmågor inom läsförståelse, att ta del av fakta, uttrycka sig i tal och skrift, argumentera, resonera, beskriva, förklara och tolka olika typer av texter. De kan även källkritiskt granska fakta och påståenden, hänvisa till olika källor, reflektera och ta ställning till egna personliga val gällande användningen av tekniska hjälpmedel för att främja vård och hälsa.
Lämpliga arbetsmetoder kan vara t ex EPA (Enskilt – Par – Alla), jobba i basgrupper eller individuellt.

  1. (TkBiSv) Vad handlar artikeln om? Sammanfatta det viktigaste.
  2. (TkBiSv) Vad är nyheten i artikeln?
  3. (TkBiSv) Är det en positiv, negativ eller neutral nyhet? Finns det flera perspektiv?
  4. (TkBiSv) Vem ligger bakom artikeln? Vem har skrivit den, vem är avsändaren, vem står som garant för faktan?
  5. (TkBiSv) Är artikeln trovärdig? Finns det några tveksamheter i artikeln? Motivera ditt svar med sakliga argument.
  6. (Sv) I vilken mån anser du att det är en argumenterande, beskrivande, förklarande, debatterande, påverkande, informerande eller problematiserande artikel?
  7. (TkBiId) Ge exempel på fler liknande produkter som kan användas för att mäta puls och hjärtrytm.
  8. (TkBiIdShSv) Vilka fördelar kan det finnas med att använda den här typen av teknik, som privatkonsument och inom vården?
  9. (TkBiIdShSv) Vilka eventuella nackdelar och risker kan det finnas med att använda den här typen av teknik, som privatkonsument och inom vården?
  10. (Tk) Har du själv, eller någon du känner, erfarenhet från att använda den här typen av teknologi?
  11. (Tk) Känner du någon person som skulle ha behov av att använda den här typen av teknologi?
  12. (TkBi) Skulle du själv kunna tänka dig att använda den här typen av teknologi för att få reda på om du har eller är på väg att få hjärtproblem?
  13. (TkBiShSyv) Vad behöver man kunna för att utveckla en sådan här produkt?
  14. (TkBiId) Vad behöver man kunna som konsument för att ha användning och nytta av en sådan här produkt?
  15. (TkBiSyv) Vad behöver vårdpersonalen kunna för att ha användning för en sådan här produkt inom sjukvården?
  16. (TkBiIdShSyv) Hur tror du att den här typen av produkter och teknologier kommer förändra vår hälsa, våra beteenden och framtidens sjukvård?
  17. (EnTkBi) Läs ursprungsartikeln på engelska och se filmklippet med intervjun 00:00-02.30. Gör en sammanfattning av vad det handlar om och översätt texten till svenska.
  18. (BiSvIdTk) Vad är puls? Var på kroppen kan man mäta puls och hur? Vad är hjärtrytm och vad innebär förmaksflimmer? Vad är stroke?
  19. (Ma) Hur många procents större risk har personer med obehandlad förmaksflimmer att drabbas av stroke?
  20. (MaSv) Hur många personer i undersökningen bekräftades ha förmaksflimmer med hjälp av EKG-tekniken?
  21. (Ma) Skapa visuella illustrationer till statistiken som presenteras i texten. T ex cirkeldiagram eller stapeldiagram.
  22. (BlTk) Skapa en annons eller ett reklamblad för en helt ny, tidigare okänd produkt, med den här teknologin och funktionen.
  23. (SvBiTk) Skriv en kritiskt argumenterande text som tar avstånd från att använda Apple Watch specifikt, eller den här typen av produkter och teknologier generellt för att detektera och förutspå sjukdomar och kartlägga vår hälsa.
  24. (TkBi) Utveckla en egen teknisk produkt, en uppfinning i form av wearable technology (bärbar teknik, kroppsnära teknik), som kan mäta din puls och hjärtrytm. (Använd gärna skolprogrammet ”Uppfinnarresan” från Finn upp)
  25. (BiSyv) Om du är intresserad av att veta mer om vad EKG är och hur man tolkar EKG kan du t ex läsa första kapitlet i kursen ”Introduktion till hjärtfysiologi och elektrokardiologi”. Webbsidan ekg.nu är en komplett e-bok och webbutbildning i klinisk EKG-diagnostik som vänder sig till läkare, sjuksköterskor, ambulanspersonal, studenter och forskare som vill lära sig EKG-tolkning. Sidan används på samtliga medicinska universitet och universitetssjukhus, så funderar du på att studera till ett vårdyrke så kan du få en inblick i vad du kommer att få lära dig.

Kopplingar till LGR 11:
Årskurs: 7-9
Ämne: Tk teknik, Sv svenska, Sh samhällskunskap, Bi biologi, En Engelska, Ma matematik, Id Idrott och Hälsa, Bl Bild, Syv Studie och Yrkes-vägledning.
Syftestext:
Centralt Innehåll:
Kunskapskrav:

Sidan uppdaterad 2019-03-18