• Savoir identifier et mettre en œuvre les outils adaptés à l'analyse de données.
• Savoir définir les étapes de préparation des données, connaître les algorithmes de Machine Learning, les mettre en œuvre avec des outils comme scikit-learn ou Spark ML.
• Savoir mettre en oeuvre TensorFlow pour de l'apprentissage machine, connaitre les APIs disponibles pour réaliser des modèles fiables et efficaces.
• Comprendre les apports du deep learning et de l'IA, l'architecture et les différents types de réseaux de neurones et les mettre en pratique avec keras.

IA Deep Learning

• Définitions et positionnement IA, deep learning et Machine Learning
• Les apports du deep learning, état de l'art.
• Outils disponibles. Exemple de projets.
• Exemples, domaines d'application. Présentation de deepmind
• Outils DeepLearning de haut niveau : Keras/TensorFlow, Caffe/PyTorch, Lasagne.
• Atelier : Mise en oeuvre sur cloud AutoML : langages naturels, traduction, reconnaissance d'images, ...

Présentation des RN

• Principe des réseaux de neurones
• Descente de gradient
• Multi-Layer Perceptron.

Appréhender les bases théoriques et pratiques d'architecture et de convergence de réseaux de neurones

• Fonctionnement d'un réseau de neurones. Comprendre le fonctionnement de l'apprentissage d'un réseau de neurones.
• Comprendre la rétro-propagation de l'erreur et la convergence.
• Comprendre la descente de gradient. Les fonctions d'erreur : MSE, BinaryCrossentropy, et les optimiseurs SGD, RMSprop, Adam.
• Définitions : couche, epochs, batch size, itérations, loss, learning rate, momentum.
• Optimiser un entraînement par découpage d'entraînements peu profonds.
• Comprendre le principe des hyper-paramètres. Choix des hyper-paramètres.
• Atelier : construire un réseau capable de reconnaître une courbe.

Connaitre les briques de base du Deep Learning : réseaux de neurones simples, convolutifs et récursifs

• Les réseaux de neurones : principe, différents types de réseaux de neurones (artificiels, convolutifs, récurrents ...)
• Les différentes formes de réseaux : MultiLayer Perceptron FNN/MLP, CNN.
• Couches d'entrée, de sortie, de calcul.
• Fonctionnement d'une couche de convolution. Définitions : kernel, padding, stride. Fonctionnement d'une couche de Pooling.
• APIs standard, modèles d'apprentissage
• Apprendre à lire une courbe d'apprentissage.
• Atelier : Comparaison de courbes d'apprentissage avec TensorFlow sur plusieurs paramètres.
• Les modèles de DeepLearning pour Keras : Xception, Inception, ResNet, VGG, LeNet.
• Atelier : Construction d'un réseau de neurones de reconnaissance d'images.

Appréhender les modèles plus avancés : auto-encodeurs, gans, apprentissage par renforcement

• Représentations des données. Bruits. Couches d'encodage : codage entier, One-hot, embedding layer. Notion d'autoencodeur.
• Autoencodeurs empilés, convolutifs, récurrents.
• Comprendre les réseaux antagonistes génératifs (GANS) et leur limites de convergences. Apprentissage par transfert.
• Comment optimiser les récompenses?
• Évolutions vers les GRU (Gated Recurrent Units) et LSTM (Long Short Term Memory).
• Traitement NLP : encodage des caractères et des mots, traduction.
• Atelier : entraînement d'un autoencodeur variationnel sur un jeu d'images

Comprendre les méthodologies de mise en place de réseaux de neurones

• Préparation des données, régularisation, normalisation, extraction des caractéristiques.
• Optimisation de la politique d'apprentissage.
• Exploitation des modèles, mise en production. TensorFlow Hub. Serving.
• Visualiser les reconstructions.
• Atelier : mise en place d'un serveur de modèles et d'une application tf-lite

Comprendre les points forts et les limites de ces outils

• Mise en évidence des problèmes de convergence et du vanishing gradient.
• Les erreurs d'architecture. Comment distribuer un réseau de neurones.
• Les limites du DeepLearning : imiter/créer. Cas concrets d'utilisation.
• Introduction aux machines quantiques.

Comprendre les principaux concepts du Big Data ainsi que l'écosystème technologique d'un projet Big Data

• L'essentiel du BigData : calcul distribué, données non structurées. Besoins fonctionnels et caractéristiques techniques des projets. La valorisation des données. Le positionnement respectif des technologies de cloud, BigData et noSQL, et les liens, implications.
• Concepts clés : ETL, Extract Transform Load, CAP, 3V, 4V, données non structurées, prédictif, Machine Learning.
• L'écosystème du BigData : les acteurs, les produits, état de l'art. Cycle de vie des projets BigData.
• Atelier: Amazon Rekognition, Polly, EMR.

Savoir analyser les difficultés propres à un projet Big Data

• Rôle de la DSI dans la démarche BigData. Gouvernance des données: importance de la qualité des données, fiabilité, durée de validité, sécurité des données
• Emergence de nouveaux métiers : Data-scientists, Data labs, Hadoop scientists, CDO, ...
• Intégration avec les outils statistiques présents et les outils BigData futurs.

Déterminer la nature des données manipulées

• Les différents modes et formats de stockage.
• Les types de bases de données : clé/valeur, document, colonne, graphe. Besoin de distribution. Définition de la notion d'élasticité. Principe du stockage réparti.
• Données structurées et non structurées, documents, images, fichiers XML, JSON, CSV, ...
• Atelier: démonstrations avec une base MongoDB et une base Cassandra sur des données de différents types.

Appréhender les éléments de sécurité, d'éthique et les enjeux juridiques

• Les risques et points à sécuriser dans un système distribué.
• Aspects législatifs et éthiques: sur le stockage, la conservation de données, ..., sur les traitements, la commercialisation des données, des résultats
• Atelier : mise en évidence des problèmes liés à la réplication inter-régions et concernant les aspects juridiques des données : droits d'exploitation, propriété intellectuelle, ...
• Etude des failles de sécurité sur une infrastructure Hadoop..

Exploiter les architectures Big Data

• Les objectifs de la supervision, les techniques disponibles. La supervision d'une ferme BigData.
• Objets supervisés. Les services et ressources. Protocoles d'accès. Exporteurs distribués de données.
• Définition des ressources à surveiller. Journaux et métriques.
• Application aux fermes BigData : Hadoop, Cassandra, HBase, MongoDB
• Besoin de base de données avec agents distribués, de stockage temporel (timeseriesDB)
• Produits : Prometheus, Graphite, ElasticSearch.
• Présentation, architectures.
• Les sur-couches : Kibana, Grafana.
• Atelier: mise en oeuvre de prometheus pour la supervision d'une ferme Cassandra sur une infrastructure distribuée multi-noeuds

Mettre en place des socles techniques complets pour des projets Big Data

• Etude des différents composants d'une infrastructure BigData :
• Stockage distribué : réplication, sharding, gossip, hachage,
• Principe du schemaless, schéma de stockage, clé de distribution, clé de hachage
• Systèmes de fichiers distribués : GFS, HDFS, Ceph. Les bases de données : Redis, Cassandra, DynamoDB, Accumulo, HBase, MongoDB, BigTable, Neo4j, ...
• Calcul et restitution :Apport des outils de calculs statistiques
• Langages adaptés aux statistiques, liens avec les outils BigData.
• Outils de calcul et visualisation :R, SAS, Spark, Tableau, QlikView, ...
• Caractéristiques et points forts des différentes solutions.
• Atelier : mise en œuvre du sharding avec une base de données MongoDB sur une infrastructure distribuée.

DataScience

• Définition. De la statistique à l'apprentissage automatique.
• Apprentissage automatique : comprendre ou prédire?
• Besoin en puissance de calcul et de stockage.
• Intégration de l'apprentissage automatique dans les fermes de Big Data.
• Les valeurs d'observation, et les variables cibles.
• Ingénierie des variables.

Appréhender les enjeux de l'utilisation du Machine Learning, incluant les bénéfices attendus et des exemples d’usage

• Comment automatiser les processus métier. Attentes. Création de valeur à partir de la donnée. Problème du ratio pertinence/volume.
• Les risques et écueils. Importance de la préparation des données. L'écueil du "surapprentissage".
• Les erreurs d'architecture à éviter.
• Atelier : mise en évidence d'erreurs d'apprentissage sur des données non qualifiées.
• Modélisation automatique. Le rôle du data scientist.
• Atelier : démonstration de reconnaissance d'images..

Identifier le positionnement du Machine Learning dans la chaîne de traitement de la donnée

• Le pattern MapReduce. Exemple d'utilisation.
• Gouvernance des données. Qualité des données.
• Transformation de l'information en donnée.
• Qualification et enrichissement.
• Sécurisation et étanchéité des lacs de données.
• Flux de données et organisation dans l'entreprise. De la donnée maître à la donnée de travail. MDM.
• Mise en œuvre pratique des différentes phases : nettoyage, enrichissement, organisation des données.
• Zoom sur les données : format, volumes, structures.
• Zoom sur les requêtes, attentes des utilisateurs.
• Etapes de la préparation des données.
• Définitions, présentation du data munging

Connaitre les outils et les acteurs leaders du marché

• Comparatifs des outils d'apprentissage automatique. Les outils en mode local, en mode distribué.
• Les acteurs. Leurs outils.
• Atelier : utilisation de scikit learn et de SparkML. Comparatif.
• Apprentissage profond : introduction aux réseaux de neurones.
• Réseaux de neurones à convolution. Modèles de CNN.
• L'approche du Deep Learning. Deeplearning4j sur Spark. TensorFlow sur rig, sur Spark.
• Atelier : mise en oeuvre d'une reconnaissance automatique avec TensorFlow.

Découvrir les principaux algorithmes et la démarche projet à appliquer selon les cas d'usages en entreprise

• Apprentissage supervisé/non supervisé, classification ou régression.
• Algorithme paramétrique ou non-paramétrique, linéaire ou non-linéaire.
• Les méthodes : apprentissage supervisé et non supervisé
• Classification des données,
• Algorithmes : régression linéaire, k-moyennes, k-voisins, classification naïve bayésienne, arbres de décision, forêts aléatoires, ...
• Atelier : classification automatique d'un jeu de données à partir d'une régression logistique
• Création de jeux d'essai, entraînement et construction de modèles.
• Prévisions à partir de données réelles. Mesure de l'efficacité des algorithmes. Courbes ROC.
• Parallélisation des algorithmes. Choix automatique.
• Atelier : Mise en évidence des erreurs d'apprentissage en fonction des hyper-paramètres.

Identifier les clés de réussite d'un projet intégrant du Machine Learning

• Choix des architecture. Comment définir le besoin métier?
• Extraction et organisation des classes de données.
• Applications aux fermes de calculs distribués. Problématiques induites. Approximations. Précision des estimations.
• Analyse factorielle.
• Visualisation des données. L'intérêt de la visualisation. Outils disponibles.

Spark Machine Learning

• Rappels sur Spark : principe de fonctionnement, langages supportés.

DataFrames

• Objectifs : traitement de données structurées. L'API Dataset et DataFrames
• Optimisation des requêtes. Mise en oeuvre des Dataframes et DataSet.
• Chargement de données, pré-traitement : standardisation, transformations non linéaires, discrétisation
• Génération de données.

Traitements statistiques de base

• Introduction aux calculs statistiques. Paramétrisation des fonctions.
• Applications aux fermes de calculs distribués. Problématiques induites. Approximations. Précision des estimations.
• Exemples sur Spark : calculs distribués de base : moyennes, variances, écart-type, asymétrie et aplatissement (skewness/kurtosis)

Machine Learning

• Apprentissage automatique : définition, les attentes par rapport au Machine Learning
• Les valeurs d'observation, et les variables cibles. Ingénierie des variables.
• Les méthodes : apprentissage supervisé et non supervisé. Classification, régression.
• Fonctionnalités : Machine Learning avec Spark, algorithmes standards, gestion de la persistence, statistiques.

Mise en œuvre sur Sperk

• Mise en œuvre avec les DataFrames.
• Algorithmes : régression linéaire, k-moyennes, k-voisins, classification naïve bayésienne, arbres de décision, forêts aléatoires, etc...
• Création de jeux d'essai, entraînement et construction de modèles.
• Prévisions à partir de données réelles.
• Atelier : régression logistiques, forêts aléatoires, k-moyennes.
• Recommandations, recommendForAllUsers(), recommendForAllItems();.

Modèles

• Chargement et enregistrement de modèles.
• Mesure de l'efficacité des algorithmes. Courbes ROC. MulticlassClassificationEvaluator().
• Mesures de performance. Descente de gradient.
• Modification des hyper-paramètres.
• Application pratique avec les courbes d'évaluations.

Spark/GraphX

• Gestion de graphes orientés sur Spark
• Fourniture d'algorithmes, d'opérateurs simples pour des calculs statistiques sur les graphes
• Atelier : exemples d'opérations sur les graphes.

IA

• Introduction aux réseaux de neurones.
• Les types de couches : convolution, pooling et pertes.
• L'approche du Deep Learning avec Spark. Deeplearning4j sur Spark.

Réseaux de neurones

• Rappels des principes de base du machine learning et du deep learning.
• Principe des réseaux de neurones, Multi-Layer Perceptron.
• Exemples d'applications.
• Frameworks existants: Keras, PyTorch, Caffe.

Conception d’un réseau de neurones

• Entrainement : principe de l'apprentissage supervisé
• Préparation des données
• Dimensionnement du réseau: taille des couches, profondeur
• Fonctions d'activation
• Mise en pratique avec Keras

Optimisation d'un réseau de neurones

• Évaluation d'un modèle, performances
• Descente de gradient
• Choix des hyper-paramètres
• Optimisation de l'apprentissage: taille de batch, epochs, algorithmes.

Deep Learning

• Architecture des réseaux de neurones multi-couches
• Différents types de couches et domaines d'application : CNN, RNN, LSTM, RCNN
• Exemples : applications de reconnaissance d'images (Rekognition).

Serious game : Implémentations Réseaux de neurones

• Identifier les oiseaux qui viennent gazouiller aux fenêtres selon les saisons et les régions, et améliorer la reconnaissance des différentes espèces.

La méthode

• Épreuves personnelles et épreuves en commun vont permettre de contrôler les connaissances et d'échanger entre stagiaires, tout en bénéficiant du soutien et des explications complémentaires du formateur sur les thèmes proposés.

Les jeux

• Battle d'architecture, la techno mystère, l'intrus, les points de faiblesse, etc...

Le certificat

• Un certificat "Réseaux de neurones" est attribué à tous les participants ayant réussi à :
  • atteindre un seuil d'identification satisfaisant
  • obtenir le nombre de points de certification suffisant.

TensorFlow

• Historique du projet TensorFlow
• Fonctionnalités
• Architecture distribuée, plateformes supportées.

Premiers pas avec TensorFlow

• Installation de TensorFlow,
• Principe des tenseurs, caractéristiques d'un tenseur: type de données, dimensions
• Définition de tenseurs simples,
• Gestion de variables et persistance,
• Représentation des calculs et des dépendances entre opérations par des graphes.

Optimisation des calculs

• Calculs distribués : différents types de stratégies (synchrone ou asynchrone),
• avec stockage centralisé des données ou dupliqué sur différents cpu
• Distribution sur des GPUs
• Utilisation de TPUs
• Travaux pratiques sur une plateforme multi-GPU (RIG)

Présentation des RN

• Principe des réseaux de neurones
• Descente de gradient
• Multi-Layer Perceptron.

Présentation de Keras

• Conception d'un réseau de neurones
• Différents types de couches: denses, convolutions, activations
• Construction d'un modèle complexe
• Prédictions et validation d'un modèle.

Classification d'images avec Keras

• Notion de classification, cas d'usage
• Architectures des réseaux convolutifs, réseaux ImageNet
• RCNN et SSD
• Démonstrations sur les convolutions.

Optimisation d'un modèle

• Visualisation avec Tensorboard
• Optimisation des couches de convolutions
• Choix des hyper-paramètres avec Keras et Keras Tuner
• Utilisation de checkpoints.

Spark

• Présentation Spark, origine du projet,apports, principe de fonctionnement. Langages supportés.
• Modes de fonctionnement : batch/Streaming.
• Bibliothèques : Machine Learning, IA
• Mise en oeuvre sur une architecture distribuée. Architecture : clusterManager, driver, worker, ...
• Architecture : SparkContext, SparkSession, Cluster Manager, Executor sur chaque noeud. Définitions : Driver program, Cluster manager, deploy mode, Executor, Task, Job.

Savoir intégrer Spark dans un environnement Hadoop

• Intégration de Spark avec HDFS, HBase,
• Création et exploitation d'un cluster Spark/YARN. Intégration de données sqoop, kafka, flume vers une architecture Hadoop et traitements par Spark.
• Intégration de données AWS S3.
• Différents cluster managers : Spark interne, avec Mesos, avec Yarn, avec Amazon EC2
• Atelier : Mise en œuvre avec Spark sur Hadoop HDFS et Yarn. Soumission de jobs, supervision depuis l'interface web.

Développer des applications d’analyse en temps réel avec Spark Streaming

• Objectifs , principe de fonctionnement: stream processing. Source de données : HDFS, Flume, Kafka, ...
• Notion de StreamingContext, DStreams, démonstrations.
• Atelier : traitement de flux DStreams en Scala. Watermarking. Gestion des micro-batches.
• Intégration de Spark Streaming avec Kafka
• Atelier : mise en oeuvre d'une chaîne de gestion de données en flux tendu : IoT, Kafka, SparkStreaming, Spark. Analyse des données au fil de l'eau.

Faire de la programmation parallèle avec Spark sur un cluster

• Utilisation du shell Spark avec Scala ou Python. Modes de fonctionnement. Interprété, compilé.
• Utilisation des outils de construction. Gestion des versions de bibliothèques.
• Atelier : Mise en pratique en Java, Scala et Python. Notion de contexte Spark. Extension aux sessions Spark.

Manipuler des données avec Spark SQL

• Spark et SQL
• Traitement de données structurées. L'API Dataset et DataFrames
• Jointures. Filtrage de données, enrichissement. Calculs distribués de base. Introduction aux traitements de données avec map/reduce.
• Lecture/écriture de données : Texte, JSon, Parquet, HDFS, fichiers séquentiels.
• Optimisation des requêtes. Mise en œuvre des Dataframes et DataSet. Compatibilité Hive
• Atelier : écriture d'un ETL entre HDFS et HBase
• Atelier : extraction, modification de données dans une base distribuée. Collections de données distribuées. Exemples..

Support Cassandra

• Description rapide de l'architecture Cassandra. Mise en oeuvre depuis Spark. Exécution de travaux Spark s'appuyant sur une grappe Cassandra.

Spark GraphX

• Fourniture d'algorithmes, d'opérateurs simples pour des calculs statistiques sur les graphes
• Atelier : exemples d'opérations sur les graphes.

Avoir une première approche du Machine Learning

• Machine Learning avec Spark, algorithmes standards supervisés et non-supervisés (RandomForest, LogisticRegression, KMeans, ...)
• Gestion de la persistance, statistiques.
• Mise en œuvre avec les DataFrames.
• Atelier : mise en œuvre d'une régression logistique sur Spark.

Positionnement Python

• Les valeurs d'observation, et les variables cibles.
• Ingénierie des variables.
• Analyses statistiques,
• Classification des données, rapprochements,
• Production de recommandations. Evolutions des outils statistiques classiques vers l'apprentissage automatique.
• Atelier : exercices sur les outils statistiques de base.

Savoir utiliser les principaux outils de traitement et d'analyse de données pour Python

• Besoins des data-scientists : calculs, analyse d'images, machine learning, interface avec les bases de données
• Apports de python : grande variété d'outils, expertise dans le domaine du calcul scientifique
• Présentation des outils d'apprentissage Python : scikit-learn, pybrain, TensorFlow/keras, mxnet, caffe
• Atelier : mise en œuvre de scikit-learn et génération de jeux de données.

Être capable d'extraire des données d'un fichier

• Pandas : manipulation de tables de données. Notion de dataframe.
• Manipulation de données relationnelles
• Tableaux avec Pandas: indexation, opérations, algèbre relationnelle
• Stockage dans des fichiers: CSV, JSon
• Atelier : construction d'ETL de base entre json et csv.

Savoir appliquer les pratiques optimales en matière de nettoyage et de préparation des données avant l'analyse

• Encodeurs
• Filtres et ETL
• Gouvernance des données. Qualité des données.
• Transformation de l'information en donnée. Qualification et enrichissement.
• Sécurisation et étanchéité des lacs de données.
• Flux de données et organisation dans l'entreprise. De la donnée maître à la donnée de travail. MDM.
• Mise en œuvre pratique des différentes phases : nettoyage, enrichissement, organisation des données.
• Atelier : construction d'un système de détection de contours.

Apprendre à mettre en place un modèle d'apprentissage simple

• Les différentes méthodes : apprentissage supervisé, apprentissage automatique.
• Algorithmes : régression linéaire, k-voisins, classification naïve bayésienne, arbres de décision, ...
• Atelier : classifieurs. scoring
• APIs fournies en standard, modèles d'apprentissage
• Projet scikit-learn : classification, régression, validation de modèles prédictifs.
• Démonstrations avec les modèles fournis par scikit-learn
• Positionnement et comparaison avec Keras, mxnet, caffe
• Atelier : codage d'une reconnaissance d'animaux avec une forêt aléatoire.

Choisir entre la régression et la classification en fonction du type de données

• Présentation des types de données en entrées : données discrètes, données continues. Labélisation, mapping par fonction.
• Comprendre les algorithmes : régression linéaire, k-moyennes, k-voisins, classification naïve bayésienne, arbres de décision, forêts aléatoires, ...
• Critères de choix des algorithmes.
• Atelier : construction d'un système décisionnel fondé sur des forêts aléatoires.

Évaluer les performances prédictives d'un algorithme

• Les courbes d'apprentissage. Définitions : AUC, courbes ROC.
• Comprendre le principe des hyper-paramètres.
• Choix des hyper-paramètres.
• Atelier : calcul et visualisation d'une matrice de confusion
• Atelier : Visualisation de courbes d'apprentissage fonction des hyper-paramètres
• Atelier : Visualisation d'une mise en sur-apprentissage

Créer des sélections et des classements dans de grands volumes de données pour dégager des tendances

• Présentation de pyspark
• Machine learning et deep learning
• TensorFlow : principe de fonctionnement, plateformes supportées, distribution.

À qui s’adresse cette formation ?

Chefs de projet, data scientists, statisticiens, développeurs.
 

Quels sont les prérequis ? 

Connaissance des bases des systèmes d'information, et notions de calculs statistiques. 
 

Méthodes pédagogiques 

• Apports théoriques suivis d’applications 
• Travaux pratiques réalisés 
   

Méthodes d'évaluations

• QCM d'évaluation des acquis

• À l’issue de cette formation, un certificat ESIEE-IT vous sera délivré.

Pour vous inscrire, envoyez un mail à formationcontinue@esiee-it.fr  (réponses sous 48heures).