«Перевод в сфере инновационных технологий» по теме: «Инновационные технологии в области машинного обучения»

= -11 ∑ =1-1 1 <0(- 1) где 'S' - длина сигнала, т.е. T, а '1R <0' - показатель функции.RootMeanSquareError(RMSE)Среднеквадратичная ошибка (RMSE) позволяет определить разницу между предсказанными и реальными значениями с точки зрения того, как мы обучаем нашу модель. Например, предположим, что мы подаем на вход модели X, и значение, предсказанное моделью, должно быть равно 23. Но реальное фактическое значение в модели равно 13. Тогда разница между этими двумя значениями, предсказанным (23) и фактическим (23), является ошибкой обнаружения, где ошибка:ошибка = Y прогнозируемое - Y фактическоеПо каждому кадру вычисляется RMSE.( ) = √1 ∑ =1( - ̂ )2где,N - величина, - прогнозируемое значение, ̂ - фактическое значение.Спектральный центроидНаше предположение об определении спектрального центроида можно наглядно оформить его названием. В нем хронически фигурирует описательная форма центральной массы музыки. Именно характеристики музыки, по сути, измеряют взвешенные частоты, существующие в музыкальном звуке. x(n) обозначает величину (n), представляющую средневзвешенную частоту, а f(n) - частоту центральных масс спектра. (StepanEvstjfeev, 2018)Спектральная полоса пропусканияСпектральная полоса пропускания – это размерность области передачи мощности через центральную частоту спектра. Диапазон длин волн в частотах спектрального диапазона находится на уровне, равном половине максимального уровня мощности.Спад (Rolloff)Спектральный спад определяет величину частоты, при которой более высокий уровень частот снижается до 0. Для каждого спектрального признака по кадрам берутся значения стандартного отклонения и среднего. Итоговые значения признаков поступают в соответствующую модель. Частота спектрального крена описывается таким образом, что каждый кадр находится на центральной частоте спектрограммы, где процент крена энергии спектра составляет 85% в кадре. (Snigdha Chillara, 2019)Основная частьДеталипредполагаемогоартефактаСиситема классификацииПоскольку проект основан на классификации аудиожанров, то в нем рассматривается поиск жанров. Образец музыкального файла загружается в систему через локальный каталог, и после завершения процедуры поиска система перенаправляет процесс идентификации жанра. Системаклассифицируетмузыкупожанру и частотномууровню. Веб-системаДля создания сайта для системы используется фреймворк веб-приложений (WAF) Django. Django- это веб-фреймворк с открытым исходным кодом, поддерживающий язык программирования питон, который позволяет любому человеку быстро создать веб-сайт с некоторыми встроенными по умолчанию удивительными функциями и сервисами. Система состоит из трех страниц: альбома, песни и прогноза, а также операции выхода из системы. При первом запуске кода система направляет пользователя на страницу входа в систему, где ему необходимо указать имя пользователя и пароль для входа в систему. Если у пользователя нет учетной записи, он может вручную создать новую учетную запись, где необходимо заполнить подробную информацию об имени пользователя, пароле и электронной почте. Во-вторых, на странице альбомов отображается список альбомов, имеющихся в плейлисте пользователя, а также песни и исполнители, относящиеся к этому альбому. На странице песни отображается список композиций, имеющихся в списке воспроизведения пользователя, и пользователь может выбрать понравившуюся композицию, нажав на кнопку "Избранное". Пользователь может вручную классифицировать жанр песни, просмотрев страницу прогнозов.Система управления продукциейТаким образом, под продуктом в музыкальной индустрии понимаются миллиарды песен, которые хранятся в базе данных и на сервере крупной музыкальной компании. Накопление и хранение песен осуществляется на основе научно обоснованного подхода, основанного на формате и происхождении композиции. Для более эффективного управления продуктом компания использует маркетинговые стратегические инструменты, технологии и программное обеспечение. Технология является ключевым элементом системы управления продукцией. Оно включает в себя начальные этапы планирования системного программного приложения, проектирование прототипа, подготовку модели, формирование лучшей команды, определение приоритетов, составление списка продуктов, использование аналитических инструментов, анализ отзывов клиентов и предоставление конечного продукта в заданное время. В данной системе все процессы, которые помогают завершить работу над системой от начальной до конечной точки, являются системой управления продуктом.Аутентификация пользователейСистема не может выполнять свою работу без правильной аутентификации или регистрации нового пользователя. Поэтому перед тем, как перейти на страницу входа в систему, пользователю необходимо пройти процедуру регистрации. Личные данные пользователя не могут быть видны никому. Они хранятся в базе данных, и администратор может отслеживать действия пользователя. Кроме того, администратор может управлять профилем пользователя.Пользователю обеспечен высокий уровень безопасности его данных. Когда пользователь вводит пароль, его никто не может увидеть. Пароль пользователя преобразуется в закодированную форму из 64 шестнадцатеричных цифр. Алгоритм хэширования или SHA-256 преобразует любую длину цифр или текста в 256 бит, в результате чего генерируется хэш-значение результата, которое предотвращает взлом конфиденциальных данных. Закодированное хэш-значение не может быть преобразовано в исходную текстовую или цифровую форму.Методология разработки программного обеспеченияНа промышленном рынке наблюдается рост тенденций развития программного обеспечения, и компании-разработчики представляют множество программ для различных целей. Перед тем как применить новые методы и инструменты в методологии разработки ПО, им необходимо принять решение. Для обоснования принятого решения необходимо провести оценку и наблюдение за различными методами, сфокусировав внимание на возможных проблемах, решениях и факторах, вызывающих затруднения. Основными движущими факторами для методологий разработки ПО являются время, стоимость и качество программных продуктов. Огромные организации, занимающиеся разработкой программного обеспечения, вкладывают огромные средства в освоение новых инструментов и методов методологии разработки ПО. На этапах разработки программного обеспечения возникает множество сложных факторов и барьеров, зависящих от типов программных продуктов, которые предполагается разрабатывать. Многочисленные этапы планирования, реализации и изменения масштабов направлены на то, чтобы создать новое программное обеспечение. Традиционные подходы к методологии разработки программного обеспечения являются сложными факторами для реализации. Поэтому для отхода от традиционного стиля используются новые методологии управления проектами, такие как методология scrum. В программной среде различные подходы к разработке ПО, которые мы используем, имеют свои сильные и слабые стороны. Правильный выбор методологии зависит от команды проекта и успешного подхода к системе. (HamidoFujita, 2008)В мире передовых технологий программное обеспечение является составной частью технологии, которая состоит из различных типов системных методологий, алгоритмов и функций. Методология системы помогает получать более точные и плодотворные результаты работы.TheScrumScrum входит в семейство Agile. Многие компании, занимающиеся разработкой программного обеспечения, используют подход SCRUM в качестве ведущей бизнес-стратегии на очередном этапе коммерциализации. Питтман описал SCRUM как поставку объектно-ориентированного программного обеспечения с использованием инкрементального и итеративного подхода. Для любого продуктивного прототипа и модели существующей системы, scrum- это методология с качеством управления, инкрементальным процессом и поддержанием на структурном виде утилит. (Schwaber, 1997)Scrum подтверждает концепции полного бизнеса, поскольку циклы обучения строятся по 30 дней. Цикл scrum продолжается в инкрементальной фазе; таким образом, он помогает нам приобретать новые навыки и опыт в процессе выполнения наших задач на этапе работы. Положительный результат бизнеса не может быть определен до тех пор, пока системное программное обеспечение не будет построено, протестировано, интегрировано и запущено в производство. (Schwaber, 2004)Владелец продукта, команда и Скрам-мастер - это три ключевых участника и роли. Пользователь и заинтересованная сторона также играют второстепенную роль в scrum. Все обязанности по управлению проектом классифицируются в зависимости от их функциональных ролей. Требования заказчика, нехватка времени, конкуренция, качество, видение и ресурсы — это то, что планируется при выпуске программных продуктов.В Scrum существуют следующие роли:1.Скрам-мастер: Скрам-мастер отвечает за руководство и контроль над членами команды scrum-семьи, обеспечивая выполнение задач в спринте с соблюдением практик и правил. Скрам-мастера часто называют лидером скрам-команды. Скрам-мастер дает указания и инструкции членам скрам-команды, чтобы помочь им понять, как взаимодействовать между собой и какие из них не являются полезными. Должно быть хорошее взаимопонимание и равное участие каждой команды. Поэтому скрам-мастер мотивирует каждую команду на построение хороших отношений между ними, чтобы максимально повысить эффективность их взаимодействия и роль работ. Скрам-мастер хорошо знает 8 позиций и знает, в какой ситуации их нужно применять в зависимости от контекста. Скрам-мастер выполняет свою работу в качестве лидера-слуги, фасилитатора, тренера, менеджера, наставника, учителя, агента изменений и устранителя препятствий. (Overeem, 2017)В этой системе супервайзер является скрам-мастером, поскольку на основе его указаний и инструкций проводятся совещания и коллективно собираются требования. Супервайзер как scrum-мастер взаимодействует с командой разработчиков и помогает разобраться с существующими в системе проблемами.1.Владелец продукта: Владелец продукта - это лицо, ответственное за контроль и управление бэклогом продукта. Владелец продукта также контролирует деятельность команды разработчиков. Управление бэклогом продукта включает в себя:- Анализ и понимание всех элементов бэклога продукта.- Достижение миссии и цели за счет оптимального уровня усилий по заказу того или иного элемента бэклога продукта.- Бэклог продукта должен быть видимым и прозрачным для всех.- Владелец продукта должен убедиться, что команда разработчиков четко идентифицирует и распознает элементы бэклога продукта в соответствующей степени, когда это необходимо.Все сотрудники и команда организации должны уважать решение владельца продукта для достижения цели проекта.Разработчика (меня) и колледж можно просто назвать владельцем продукта, поскольку именно они управляют функциональными требованиями и бэклогом продукта.2.Команда разработчиков: Команда разработчиков — это ключевая неотъемлемая часть Scrum, которая работает над созданием конечного продукта на основе указаний Scrum-мастера и требований клиентов. В конце спринта перед выпуском программного продукта они повторно проверяют наличие или отсутствие проблем и выполняют все формальности для запуска продукта. Инкремент создается только членом команды разработчиков. Команды разработчиков являются основой организации, обеспечивающей рост бизнеса и грамотное управление своими задачами. В результате совместной работы оптимизируется общая эффективность и результативность работы команды разработчиков. Они являются мониторами и должны работать под руководством Скрам-мастера.Они самоорганизованы, кросс-функциональны, ответственны и компетентны в своей области. UI/UX-специалисты Разработчики, дизайнеры, специализированные программисты, инженеры по эксплуатации (ops) и тестировщики являются ключевыми неотъемлемыми частями команды разработчиков scrum.Размер команды разработчиков зависит от рабочей нагрузки проекта. При малом размере команды могут возникнуть проблемы, например, невозможность своевременной поставки продукта в течение спринта. Поэтому большая команда разработчиков может внести существенный вклад в своевременное и эффективное завершение работы. В некоторых случаях большая команда может также создавать сложности в управлении. Поэтому Скрам-мастер принимает решение о размере команды разработчиков в зависимости от требований и результатов проекта. (Sutherland, 2013)В данной системе роль разработчика выполняет одно физическое лицо - разработчик системы. Таким образом, разработчик системы сам является менеджером проекта, UI/UX-дизайнером и разработчиком, который должен работать под руководством scrum-мастера (куратора проекта).3.Заинтересованные стороны и пользователи: Заинтересованные стороны и пользователи — это персонал, для которого разрабатывается система, исходя из его требований и потребностей. Клиенты постоянно меняют свои требования, и команде разработчиков приходится снова и снова модифицировать систему, пока требования не будут удовлетворены. Заинтересованные стороны и пользователи не являются частью scrum, но они заинтересованы в конкретном проекте.В рамках scrum происходят следующие события:1.Спринт: обычно на каждый спринт отводится 2-4 недели. Каждый спринт начинается после проведения совещания по планированию спринта. В традиционном проекте фазы спринта длятся до итерации месячного цикла. На этапе каждого спринта в работу Scrum-команды не должен вмешиваться посторонний или неизвестный человек. (Cervone, 2011)2.Планирование спринта: Каждый спринт начинается с планирования спринта - периода, когда Scrum-команда принимает решение о целях спринта и о том, что можно сделать в следующем спринте. Задача представления бэклога продукта может занять более месяца, поэтому планирование спринта готовится Scrum-командой, чтобы установить реальную цель на определенный период времени спринта и время выполнения. Команда разработчиков готовит план по максимально возможному завершению работ над бэклогомпродукта.Планирование спринта проводится своевременно перед началом каждого спринта работы.Планирование спринта занимает не более 4-8 часов в течение от двух недель до месяца.Владелец продукта делится целями, составляет бэклог продукта и дает ответ на любой вопрос команды, касающийся контекста элементов бэклогапродукта.Командаscrum вместе с командой доставки работает в срок, проявляя интеллект и усердие.Они определяют и ставят перед собой цель выполнить работу в срок, определяя свои собственные действия и принимая обязательства по планированию спринта.(RUBIN, 2012).3.Ежедневный скрам: Ежедневно проводится короткое ежедневное scrum-совещание, на котором выясняется ход работ и проблемы, существующие в проекте.Обычно собрание начинается в рабочие дни, где каждый член команды участвует в объяснении завершения работы, назначенной на определенное время спринта.Члены команды Scrum должны объяснить, что они собираются сделать к следующему собранию и какие методологии они применяли для решения проблем.Члены команды могут делиться своим опытом работы, знаниями и мнениями по каждому спринту.Время ежедневного Scrum-совещания не должно превышать 15 минут, и каждый член команды должен своевременно присутствовать на нем.Вопросы и проблемы, возникающие в ходе совещания, будут фиксироваться Scrum-мастером, и на основе этих вопросов будут даны полезные инструкции. (Scrum, n.d.)Скрам-совещание проводится каждую неделю в субботу и среду, на котором команда разработчиков должна присутствовать на встрече со скрам-мастером (супервайзером) и объяснить, какие изменения и улучшения были сделаны за неделю. Scrum-мастер дает обратную связь на основе распределения задач и результатов работы.4.Обзор спринта: В ходе SprintReview происходит сбор отзывов и результатов и их обмен между скрам-командой, скрам-мастером, заинтересованными сторонами, клиентами и владельцем продукта одновременно. Встреча организуется скрам-мастером для получения обновленных наблюдений и информации о проекте. Соответствующая информация, результаты и проблемы доводятся до сведения владельца продукта, что является важной задачей. Обзоры проводятся на протяжении всего спринта, что помогает создать хорошую коммуникацию между клиентами и командой. Владелец продукта поднимает различные вопросы и просит немедленно прояснить ситуацию и ход выполнения проекта. (Alt-Simmons, 2016)Руководитель как скрам-мастер в данном проекте будет проводить спринт-обзор и давать обратную связь на основе планирования и наблюдения за проектом в каждом спринте.5.Ретроспектива спринта: В ходе ретроспективы спринта команда может проанализировать свою совместную работу и активно искать области для улучшения. В конце каждого спринта проводится сессия Ретроспективы. (MeghannDrury, 2011) Ретроспективная встреча организуется Скрам-мастером после завершения обзора спринта. На ретроспективном совещании члены команды отражают ход обсуждения и прогресс по каждому спринту. Команде необходимо следовать процессу улучшения спринта. (Leybourn, n.d.)Различными артефактами scrum являются:1.Бэклогпродукта:Бэклог продукта - это список содержания и задач, которые необходимы на основе требований проекта, продукта и системы.Ключевой частью бэклога продукта является владелец продукта, который берет на себя ответственность за управление содержанием и доступностью журнала.Бэклог продукта никогда не будет полностью завершен.Бэклог продукта составляется по результатам совещания по планированию спринта, и в него включаются элементы верхнего уровня. Владелец продукта организует каждый элемент в единый бэклог-лист, чтобы команде разработчиков было удобно с ним работать. Бэклог продуктов постоянно меняется по мере выявления новых требований к продуктам.В системе классификации музыкальных жанров бэклог продукта может быть представлен в виде следующей таблицы:2.Бэклогспринта:Члены команды scrum выбирают бэклог продукта, превращая его в инкрементные фазы спринта для доставки функциональности продуктов.Списокбэклога продуктов собирается в бэклог спринта для планирования и проведения совещаний в рамках спринта.Это принцип выполнения плана, когда цель спринта достигается после выполнения плана.В нем анализируются факторы, которые необходимо улучшить в ходе спринта. Sprint Backlog дает четкую оценку достижения целей спринта, которая выполняется командой разработчиков. На выполнение списка задач, классифицированных в бэклоге спринта на совещании по планированию спринта, уходит от 4 до 16 часов. Бэклог спринта может быть изменен только с разрешения команды.Бэклог спринта системы можно представить в виде:3.Инкремент:Scrum строит свою команду для инкрементации задач и продуктов, перечисленных в беклоге продукта, для приоритезации содержания функциональности на каждой фазе спринта.ВScrum это часто называют приращением продукта.Само слово инкремент определяет увеличение.Приращение продукта - это конечная работа, которая завершается в течение начального и конечного спринтов.В конце спринта новый прирост продукта должен быть в пригодном для использования состоянии. (Schwaber, 2004)5.Ответ на академический вопросПосле завершения работы над финальной версией проектного приложения возникает вопрос о затратах времени на подготовку системы, языка программирования/фреймворка, барьеров и документирования системы. Очевидно, что тема документирования связана с применением машинного обучения и алгоритмической реализацией.На мой взгляд, наиболее сложными факторами при разработке системы были развертывание проекта, подгонка зависимостей и классификатора в модель и решение проблемы катастрофических сбоев в системе. Использование фреймворка Django и самого языка python было для меня совершенно новым. Процесс развертывания начинается после того, как будет проведено модульное тестирование и исходный код выполнит свою функциональность для системы. Но иногда в коде могут возникать различные проблемы, которые решаются путем многократного изучения конкретных вопросов и ответов на сайтах типа quora и stackoverflow. Но даже после создания точного кода и обучающей модели было сложно интегрировать два интерфейсных компонента в проект. Этап развертывания - одна из самых утомительных задач в любом проекте.Данная система может принести пользу пользователю или клиенту следующими способами:- Поскольку система основана на классификации жанров, она позволяет пользователю системы вручную классифицировать жанр конкретной песни, загружая файлы песен.- Система решает проблему неопределенности и недоумения в музыке.- Система выявляет закономерности в музыке и повышает удовольствие от прослушивания в соответствии с индивидуальными вкусами.ВыводКлассификация стала одной из важных технологий и методов определения проблем в машинном обучении с помощью обучаемых наборов данных. Почти все люди в мире любят слушать музыку, и многие музыкальные индустрии и компании ежедневно выпускают более 24-40 тыс. музыкальных композиций. Музыка связана с жизнью человека, поэтому она имеет многообразное назначение и влияет на психику человека. Итак, в качестве набора данных мы выбрали GTZAN, состоящий из 1000 песен 10 жанров. Каждый жанр состоит из 100 композиций с длительностью звучания 30 секунд. В наборе данных используются такие жанры, как рок, джаз, регги, классика, фолк, блюз, кантри, диско, хип-хоп и поп.В реальном мире музыка — это постоянно развивающаяся индустрия, ставшая частью нашей повседневной жизни. Различные музыкальные компании, такие как Spotify, AppleMusic, Wink, Soundcloud и Shazam, используют музыку для потоковой трансляции и классификации жанров.Librosa - это библиотека на языке программирования питон, которую мы используем в данной системе для анализа аудио и музыки. Эта библиотека образует базу для создания системы MIR. Кроме того, мы также использовали numpy, matplotlib, sklearn и pandas для предварительной обработки данных и извлечения особенностей музыки. Аналогичными системами, которые я нашел относительно моей системы, являются Spotify, Pandora и Shazam. Классификатор K- NearestNeighbor (KNN) используется для поиска ближайшей песни в системе с помощью математических методов евклидова расстояния. Евклидово расстояние позволяет найти максимальные значения вероятности ближайших объектов или песен при классификации жанра песни. При этом ANN используется для моделирования реагирующих слоев данных для принятия оценочного решения. MFCC, частоты цветности, частота пересечения нуля, центроид спектра, RMSE, спектральная полоса пропускания, спектральный роллофф - это различные методы обработки сигналов, используемые для извлечения характеристик звука. В то время как спектрограмма представляет собой графическое изображение обработки музыкального сигнала, включающее время и частоту звука. Система Scrum используется для создания и разработки программного обеспечения на различных этапах. Скрам-подход позволяет объединить все многочисленные задачи в спринт. Руководитель выступает в роли scrum-мастера, а пользователь (я) - в роли владельца продукта, команды разработчиков, дизайнера, тестировщика и разработчика пользовательского интерфейса.Критическая оценкаМузыку в том или ином смысле обожают все, и люди часто слушают музыку разных жанров, чтобы расслабиться и поднять себе настроение. Музыка также может быть источником вдохновения, так как ритм и мелодии музыки сочетаются с текстами, оказывающими влияние на жизнь людей. Если мы глубоко вникнем в музыку, то увидим в ней радости и печали. Она связана с реальной жизнью людей, указывая на те или иные случаи и прошедшие моменты. Именно поэтому люди во всем мире любят слушать музыку. В некотором роде музыкальная тенденция также была использована не по назначению: в ней заново генерируются различные вокальные звуки, ритм, высота тона. В результате появляются новые жанры, которые влияют на существование и значение жанра в музыкальной индустрии. Раньше, в 70-е, 80-е и 90-е годы, музыка была очень приятной, потому что в эти эпохи она отличалась оригинальностью. Но сейчас люди часто считают некоторых исполнителей и музыку очень раздражающими и дублирующими оригинальную музыку.Результат работы системы предсказания жанров был опубликован на основе 700 данных обучения, 200 данных тестирования и 100 данных проверки аудиофайла. При использовании алгоритма и модели машинного обучения может наблюдаться недостаточный анализ, приводящий к чрезмерной подгонке. Неверная модель машинного обучения может привести к неточному результату классификации. Создаваемая модель полезна для поиска закономерностей в обучающих данных.Используя классификатор K-NearestNeighbors (KNN) и искусственную нейронную сеть (ANN), я смог получить 71% точности обучающих данных и 61% тестовых данных. Возможно, вместо использования алгоритмов KNN и ANN можно было бы применить другой подход к классификатору, чтобы получить лучшие результаты по жанру, измеряя метрику расстояния.Исходный код проекта был подготовлен с нуля путем изучения различных научных статей, googlebooks, GitHub, googlebrowsing, reddit и YouTube.Для создания данного приложения были использованы следующие программы: VisualStudioCode для редактирования исходного кода и PgAdmin для подключения системы к базе данных.Качество данного проекта в значительной степени зависит от стандартного обслуживания и управления качеством системы. Три компонента, влияющие на структуру системы, — это время, пространство и стоимость. Поскольку время на разработку системы ограничено, это так или иначе прямо или косвенно скажется на ее качестве. Оценка стоимости и бюджета системы не определена. Таким образом, объем, а также время и стоимость уравновешивают планирование процессов, разработку стратегий, проектирование типов и в целом структуру системы.