bla bla bla

labworks/LW2/report.md

@@ -137,68 +137,61 @@ lab02_lib.ire_plot('test', ire1, IREth, 'AE2')
 
 ---
 
-## ЗАДАНИЕ 2: Работа с реальными данными WBC
+## ЗАДАНИЕ 2: Работа с реальными данными Cardio
 
-### Загрузка и изучение данных WBC
+### Загрузка и изучение данных Cardio
 ```python
-# Загрузка выборок
-train = np.loadtxt('WBC_train.txt', dtype=float)
-test = np.loadtxt('WBC_test.txt', dtype=float)
+train = np.loadtxt('cardio_train.txt', dtype=float)
+test = np.loadtxt('cardio_test.txt', dtype=float)
 ```
 
-**Описание:** Загружаются данные WBC, которые содержат измерения для случаев рака молочной железы.
+**Описание:** Загружаются данные Cardio, которые содержат измерения частоты сердечных сокращений плодаи сокращений матки на кардиотокограммах.
 
 ### Создание и обучение автокодировщика
 ```python
 from time import time
 start = time()
-ae3_trained, IRE3, IREth3= lib.create_fit_save_ae(train,'out/AE3.h5','out/AE3_ire_th.txt', 50000, False, 5000, early_stopping_delta = 0.01)
-IREth3 = np.percentile(IRE3, 95)
+ae3_trained, IRE3, IREth3 = lab02_lib.create_fit_save_ae(train,'out/AE3.h5','out/AE3_ire_th.txt',
+85000, False, 7500, early_stopping_delta = 0.004)
 print("Время на обучение: ", time() - start)
-print("Порог IREth3:", IREth3)
 ```
 
 **Результаты обучения:**
-Время на обучение:  192.4243025779724
-Порог IREth3: 0.4819999999999999
+Время на обучение:  2023.5726425647736
+ - loss: 0.0381
+Порог IREth3: 3.12
+
 
 ```python
-predicted_labels3, ire3 = lib.predict_ae(ae3_trained, test, IREth3)
+predicted_labels3, ire3 = lab02_lib.predict_ae(ae3_trained, test, IREth3)
 ```
 
+
 ### Тестирование автокодировщика
 ```python
-lib.anomaly_detection_ae(predicted_labels3, ire3, IREth3)
-lib.ire_plot('test', ire3, IREth3, 'AE3')
+lab02_lib.anomaly_detection_ae(predicted_labels3, ire3, IREth3)
+lab02_lib.ire_plot('test', ire3, IREth3, 'AE3')
 ```
 
+
 **Описание:** Применяется обученный автокодировщик к тестовой выборке для обнаружения аномалий.
 
 **Результаты обнаружения аномалий:**
 ```
 i         Labels    IRE       IREth     
-0         [1.]      [0.56]    0.48      
-1         [1.]      [1.12]    0.48      
-2         [0.]      [0.48]    0.48      
-3         [1.]      [0.73]    0.48      
-4         [1.]      [0.9]     0.48      
-5         [1.]      [0.97]    0.48      
-6         [1.]      [0.6]     0.48      
-7         [1.]      [1.31]    0.48      
-8         [0.]      [0.34]    0.48      
-9         [1.]      [0.69]    0.48      
-10        [1.]      [0.73]    0.48      
-11        [1.]      [1.32]    0.48      
-12        [0.]      [0.36]    0.48      
-13        [1.]      [0.72]    0.48      
-14        [0.]      [0.41]    0.48      
-15        [1.]      [0.84]    0.48      
-16        [1.]      [0.76]    0.48      
-17        [1.]      [0.56]    0.48      
-18        [1.]      [1.71]    0.48      
-19        [1.]      [1.31]    0.48      
-20        [0.]      [0.42]    0.48      
-Обнаружено  16.0  аномалий
+97        [1.]      [2.89]    2.83      
+98        [0.]      [1.98]    2.83      
+99        [0.]      [2.1]     2.83      
+100       [0.]      [1.67]    2.83      
+101       [0.]      [1.94]    2.83      
+102       [0.]      [2.2]     2.83      
+103       [0.]      [2.12]    2.83      
+104       [0.]      [2.08]    2.83      
+105       [0.]      [2.38]    2.83      
+106       [0.]      [1.9]     2.83      
+107       [0.]      [1.57]    2.83      
+108       [1.]      [4.19]    2.83      
+Обнаружено  84.0  аномалий
 ```
 
 ![Результаты тестирования AE3](WBC_test_results.png)
@@ -208,47 +201,34 @@ i         Labels    IRE       IREth
 ## ИТОГОВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
 
 ### Таблица 1 - Результаты задания №1
-| Модель | Количество скрытых слоев | Количество нейронов в скрытых слоях | Количество эпох обучения | Ошибка MSE_stop | Порог ошибки реконструкции | Значение показателя Excess | Значение показателя Approx | Количество обнаруженных аномалий |
-|--------|--------------------------|-------------------------------------|--------------------------|-----------------|----------------------------|----------------------------|----------------------------|----------------------------------|
-| AE1    | 1                        | 1                                   | 300                      | 2.0432         | 2.3                        | 13.947368421052632         | 0.06690140845070422        | -                                |
-| AE2    | 5                        | 3-2-1-2-3                          | 500                      | 0.0196        | 0.515                      | 1.105263157894737          | 0.475                      | -                                |
+| | Количество скрытых слоев | Количество нейронов в скрытых слоях | Количество эпох обучения | Ошибка MSE_stop | Порог ошибки реконструкции | Значение показателя Excess | Значение показателя Approx | Количество обнаруженных аномалий |
+|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
+| **AE1** | 1 | 1 | 1000 | 0.0134 | 0.56 | 2.(1) | 0.321 |  |
+| **AE2** | 5 | 3 2 1 2 3 | 3000 | 0.0096 | 0.48 | 1.2(7) | 0.439 |  |
 
 ### Таблица 2 - Результаты задания №2
 | Dataset name | Количество скрытых слоев | Количество нейронов в скрытых слоях | Количество эпох обучения | Ошибка MSE_stop | Порог ошибки реконструкции | % обнаруженных аномалий |
 |--------------|--------------------------|-------------------------------------|--------------------------|-----------------|----------------------------|-------------------------|
-| WBC          | 9                        | 28-24-20-16-12-16-20-24-28          | 50000                    | 0.0003        | 0.482                     | 76.2%                   |
+| Cardio          | 15                       | 21 19 17 15 17 19 21          | 31000                    | 0.0381        | 0.482                     | 77%                   |
 
 ---
 
 ## ВЫВОДЫ
 
-### Требования к данным для обучения:
-- Данные должны быть нормализованными для сохранения стабильности обучения
-- В обучающей выборке не должно быть аномальных образцов
-- Размер выборки должен быть достаточным для обучения (минимум несколько сотен образцов)
-
-### Требования к архитектуре автокодировщика:
-- **Простая архитектура (AE1)**: подходит для простых задач, быстро обучается, но может не улавливать сложные зависимости
-- **Сложная архитектура (AE2)**: лучше аппроксимирует данные, но требует больше времени на обучение
-- **Еще более сложная архитектура (AE3)**: позволяет наиболее точно обнаруживать аномалии и свести ошибку к минимуму, но тратит на обучение много времени из-за большого кол-ва эпох
-
-### Требования к количеству эпох обучения:
-- **AE1 (300 эпох)**: недостаточно для качественного обучения
-- **AE2 (500 эпох)**: обеспечивает хорошую сходимость
-- Для реальных данных (WBC) необходимо 50000 эпох
-
-### Требования к ошибке MSE_stop:
-- **AE1**: 2.0432 - слишком высокая, указывает на недообучение
-- **AE2**: 0.0196 - приемлемая для синтетических данных
-- **WBC**: 0.0003 - отличная для реальных данных
-
-### Требования к порогу обнаружения аномалий:
-- Порог 95-го перцентиля обеспечивает разумный баланс
-- **AE1**: 2.3 - слишком высокий, может пропускать аномалии
-- **AE2**: 0.515 - более чувствительный к аномалиям
-- **WBC**: 0.482 - подходящий для реальных данных
-
-### Характеристики качества обучения EDCA:
-- Более сложная архитектура (AE2) показывает лучшие результаты
-- Увеличение количества эпох обучения улучшает качество аппроксимации
-- Для качественного обнаружения аномалий необходимо тщательно подбирать параметры модели
+### Требования к данным для обучения
+ - Обучающая выборка должна содержать только нормальные (неаномальные) образцы.
+ - Данные необходимо нормализовать, чтобы обеспечить стабильность и сходимость обучения.
+ - Объём выборки должен быть достаточным для покрытия характерных паттернов нормального поведения (в экспериментах использовалось ≥1000 образцов).
+### Влияние архитектуры автокодировщика
+ - Простая архитектура (AE1) быстро обучается, но даёт грубую аппроксимацию границы нормальных данных, что приводит к высокому значению показателя Excess и низкой точности экстраполяции.
+ - Более глубокая и симметричная архитектура (AE2) лучше моделирует сложную форму распределения, уменьшая избыточное покрытие и повышая чувствительность к аномалиям.
+### Влияние количества эпох обучения
+ - Недостаточное число эпох (как у AE1) приводит к недообучению и завышенному порогу IRE.
+ - Увеличение количества эпох (до 3000 у AE2 и 7000 у AE3) позволяет достичь более низкой ошибки реконструкции и стабильного порога, особенно на реальных данных.
+### Порог обнаружения аномалий
+ - Порог IREth, вычисляемый как 95-й перцентиль ошибки реконструкции на обучающей выборке, обеспечивает разумный компромисс между полнотой и точностью.
+ - Более низкий порог (как у AE2 и AE3) повышает чувствительность к выбросам, но требует тщательной настройки, чтобы избежать ложных срабатываний.
+### Оценка качества через метрики EDCA
+ - Метрики Excess, Deficit, Coating и Extrapolation precision позволяют количественно сравнивать границы, формируемые разными моделями.
+ - AE2 продемонстрировал лучшее качество аппроксимации по сравнению с AE1: меньший избыток и в 2.8 раза выше точность экстраполяции.
+ - Для реальных данных (Cardio) автокодировщик AE3 обнаружил 84 аномалий, что соответствует ожидаемому поведению при адекватной настройке порога.