プログラミングと動画で学ぶ
応用線形代数と深層学習
                 
   
  新井仁之 (早稲田大学)  
                 
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  線形代数は、純粋数学のみならず、数値解析、ディジタル信号処理、多変量解析、データ解析、深層学習・ディープラーニングなどさまざまな応用を持っています。ここでは、そういった線形代数の応用的な側面をコンピュータ・プログラムを書きながら学びます。プログラムを書くということは、その数学の構成的なアルゴリズムを理解することに繋がります。数学部分の解説動画も付けました(A§4は準備中)。
プログラム、動画、本が一体となった新しいタイプの学習手段を提供します。
プログラム言語は MATLAB を使っています。     
 
                 

      内容      
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  A. 応用線形代数  
     
     
  §1. 1D離散コサイン変換とデータ解析           
     
解説 MATLABを使った離散コサイン基底と離散コサイン変換入門
 - No.1 1次元データ篇 
     
   
                 
  動画 動画による離散コサイン基底の解説 (YouTube)  
                 
                 
  §2. 2D離散コサイン変換と画像データ圧縮         
                
  解説 MATLABを使った離散コサイン基底と離散コサイン変換入門
 - No.2 画像データ圧縮篇  
          
   
                 
  動画 動画による画像と線形代数の数学的解説(YouTube)      
                 
                 
  §3. 特異値分解と応用例         
                 
  解説 特異値分解のアルゴリズムと次元圧縮 - MATLAB版       
                 
  動画 動画による特異値分解定理の証明の解説(YouTube)      
                 
  参考書 新井仁之「線形代数 基礎と応用」(日本評論社)、第16章       
                 
                 
                 
  §4. 特異値分解と主成分分析   
                 
  解説 特異値分解と主成分分析 (1) - MATLAB 版
                 
  参考書 新井仁之「線形代数 基礎と応用」(日本評論社)、第17章      
                 
                 
  §5. ムーア・ペンローズ一般逆行列と応用例    
                 
  解説 ムーア・ペンローズ一般逆行列と多項式曲線によるデータフィッティング - MATLAB companion
                 
  動画 動画による一般逆行列とデータフィッティングへの応用の数学的解説(YouTube)  
                 
  参考書 新井仁之「線形代数 基礎と応用」(日本評論社)、第17章      
                 
                 
  B. 深層学習  
     
     
  §1. 多層パーセプトロンを用いた深層学習 
     
  解説 プログラミングしながら学ぶ深層学習 1  
 - 数学の解説から分類のプログラム例までを MATLAB で解説
   
   
  動画  動画によるニューラルネットワークの概説(YouTube)   
    動画による勾配降下法と誤差逆伝播法の解説(YouTube)
             
  参考書 新井仁之「これからの微分積分」(日本評論社)、12.4節    
             
             
  §2. 畳み込みニューラルネットを用いた深層学習  
             
  解説 数学者が書いた深層学習講義
畳み込みニューラルネット篇  MATLABプログラム付き
 
       
    数学者が書いた深層学習講義で使った関数ファイルの詳細説明
    1. Im2Col       
    2. Cnv2       
    3. Pooling (解説では Pooling_Max)      
    4. Col2Im と Max_unpooling       
             
             
    以下続く   
                 
                 

      関連動画      
                 
    数理科学デジタルオープンレクチャーズ     
  ここで挙げた動画の他、さまざまな分野の講義動画をご覧いただけます。       
                 

                 
                 
                 
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