скачать книгу бесплатно
layers.LSTM(128, input_shape=(None, 13)),
layers.Dense(64, activation="relu"),
layers.Dense(32, activation="relu"),
layers.Dense(10, activation="softmax"),
]
)
# Компиляция модели
model.compile(
optimizer=keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.001),
loss=keras.losses.CategoricalCrossentropy(),
metrics=["accuracy"],
)
# Загрузка звукового файла
audio_file = tf.io.read_file("audio.wav")
audio, _ = tf.audio.decode_wav(audio_file)
audio = tf.squeeze(audio, axis=-1)
audio = tf.cast(audio, tf.float32)
# Разбивка на фрагменты
frame_length = 640
frame_step = 320
audio_length = tf.shape(audio)[0]
num_frames = tf.cast(tf.math.ceil(audio_length / frame_step), tf.int32)
padding_length = num_frames * frame_step – audio_length
audio = tf.pad(audio, [[0, padding_length]])
audio = tf.reshape(audio, [num_frames, frame_length])
# Извлечение признаков MFCC
mfccs = tf.signal.mfccs_from_log_mel_spectrograms(
tf.math.log(tf.abs(tf.signal.stft(audio))),
audio.shape[-1],
num_mel_bins=13,
dct_coefficient_count=13,
)
# Подготовка данных для обучения
labels = ["one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "nine", "zero"]
label_to_index = dict(zip(labels, range(len(labels))))
index_to_label = dict(zip(range(len(labels)), labels))
text = "one two three four five six seven eight nine zero"
target = tf.keras.preprocessing.text.one_hot(text, len(labels))
X_train = mfccs[None, …]
y_train = target[None, …]
# Обучение модели
history = model.fit(X_train, y_train, epochs=10)
# Предсказание результатов
predicted_probs = model.predict(X_train)
predicted_indexes = tf.argmax(predicted_probs, axis=-1)[0]
predicted_labels = [index_to_label[i] for i in predicted_indexes]
# Вывод результатов
print("Predicted labels:", predicted_labels)
Этот код реализует автоматическое распознавание речи с помощью нейросети на основе TensorFlow и Keras. Первым шагом определяется архитектура нейросети с помощью Keras Sequential API. В данном случае используется рекуррентный слой LSTM, принимающий на вход последовательность участков звука длиной 13. Затем идут несколько полносвязных слоев с функцией активации relu и один выходной слой с функцией активации softmax, выдающий вероятности для каждого класса речи.
Далее модель компилируется с помощью метода compile. Оптимизатором выбран Adam с коэффициентом обучения 0.001, функцией потерь – категориальная кросс-энтропия, а в качестве метрики используется точность классификации.
Затем загружается звуковой файл в формате wav, который декодируется с помощью tf.audio.decode_wav и преобразуется в числовые значения float32. Далее происходит разбиение файла на фрагменты длиной 640 с шагом 320. Если файл не делится на равные фрагменты, то добавляется заполнение.
Далее происходит извлечение признаков MFCC (Mel-frequency cepstral coefficients) из каждого фрагмента звука с помощью функции tf.signal.mfccs_from_log_mel_spectrograms. Полученные признаки используются для обучения модели.
Для обучения модели необходимо подготовить данные. В данном случае используется текст с указанием всех возможных классов и соответствующая метка для каждого класса. Для удобства преобразуется текст в one-hot кодировку с помощью метода tf.keras.preprocessing.text.one_hot. Затем подготовленные данные передаются в модель для обучения с помощью метода fit.
После обучения модели предсказываются результаты на тех же данных с помощью метода predict. Выбирается индекс с максимальной вероятностью и соответствующий ему класс.
В конце выводятся предсказанные метки классов.
3. Пример кода «Рекомендательная система».
Для удобства, опишем процесс в пяти шагах:
Шаг 1: Сбор данных
Первый шаг в создании рекомендательной системы – сбор данных. Для этого нужно собрать данные о пользователях, например, их предпочтения, покупки, историю просмотров и т. д. Эти данные можно получить из различных источников, таких как базы данных или логи пользователей.
Шаг 2: Подготовка данных
После того, как данные собраны, нужно их подготовить. Например, нужно провести предобработку данных, чтобы очистить их от шума и выбросов. Для этого можно использовать различные техники, например, стандартизацию и нормализацию данных.
Шаг 3: Обучение модели
После того, как данные подготовлены, можно перейти к обучению модели. Для создания рекомендательной системы можно использовать различные типы нейронных сетей, например, сверточные нейронные сети или рекуррентные нейронные сети. Модель должна быть обучена на обучающей выборке данных.
Шаг 4: Тестирование модели
После обучения модели, необходимо провести тестирование модели, чтобы убедиться, что она работает правильно. Для этого можно использовать тестовую выборку данных. В процессе тестирования можно провести анализ метрик, таких как точность и полнота.
Шаг 5: Применение модели
После того, как модель прошла тестирование, можно ее применять для рекомендации контента пользователям. Например, можно использовать модель, чтобы рекомендовать пользователю книги по фантастике, если он ранее покупал такие книги. В этом случае, модель может использовать данные о пользователе, чтобы предсказать, что он может заинтересоваться.
Код решения для рекомендательной системы будет зависеть от того, какие данные о пользователе и предметах рекомендуется использовать, а также какая архитектура нейронной сети будет использоваться. Ниже приведен пример кода для простой рекомендательной системы на основе матричной факторизации, которая использует данные о рейтингах пользователей и предметов:
import numpy as np
# загрузка данных
ratings = np.array([
[5, 3, 0, 1],
[4, 0, 0, 1],
[1, 1, 0, 5],
[1, 0, 0, 4],
[0, 1, 5, 4],
])
# инициализация параметров
num_users, num_items = ratings.shape
num_factors = 2
learning_rate = 0.01
num_epochs = 1000
# инициализация матриц пользователей и предметов
user_matrix = np.random.rand(num_users, num_factors)
item_matrix = np.random.rand(num_factors, num_items)
# обучение матричной факторизации
for epoch in range(num_epochs):
for i in range(num_users):
for j in range(num_items):
if ratings[i][j] > 0:
error = ratings[i][j] – np.dot(user_matrix[i,:], item_matrix[:,j])
user_matrix[i,:] += learning_rate * (error * item_matrix[:,j])
item_matrix[:,j] += learning_rate * (error * user_matrix[i,:])
# прогнозирование рейтингов для всех пользователей и предметов
predicted_ratings = np.dot(user_matrix, item_matrix)
# рекомендация предметов для конкретного пользователя
user_id = 0
recommended_items = np.argsort(predicted_ratings[user_id])[::-1]
print("Рекомендации для пользователя", user_id)
print(recommended_items)
