diff --git a/labworks/LW1/Report.md b/labworks/LW1/Report.md
new file mode 100644
index 0000000..1318c2a
--- /dev/null
+++ b/labworks/LW1/Report.md
@@ -0,0 +1,688 @@
+# Отчёт по лабораторной работе №1
+## по теме: "Архитектура и обучение глубоких нейронных сетей"
+
+---
+Выполнили: Бригада 2, Мачулина Д.В., Бирюкова А.С.
+
+---
+### 1. Создаyние блокнота в Google Collab и настройка директории
+```python
+import os
+os.chdir('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks')
+```
+**Импорт библиотек**
+```python
+from tensorflow import keras
+import matplotlib.pyplot as plt
+import numpy as np
+import sklearn
+```
+
+---
+### 2. Загрузка набора данных MNIST
+```python
+from keras.datasets import mnist
+(X_train, y_train), (X_test, y_test) = mnist.load_data()
+```
+___
+### 3. Разбиение набора данных на обучающие и тестовые данные
+```python
+from sklearn.model_selection import train_test_split
+```
+**Объединение обучающих и тестовых данных в один набор**
+```python
+X = np.concatenate((X_train, X_test))
+y = np.concatenate((y_train, y_test))
+```
+**Разбиение набора случайным образом (номер бригады - 2)**
+```python
+X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size = 10000, train_size = 60000, random_state = 7)
+```
+**Вывод размерностей**
+```python
+print('Shape of X train:', X_train.shape)
+print('Shape of y train:', y_train.shape)
+```
+*Shape of X train: (60000, 28, 28);
+Shape of y train: (60000,)*
+---
+### 4. Вывод элементов обучающих данных
+```python
+fig, axes = plt.subplots(1, 4, figsize=(10, 3))
+
+for i in range(4):
+ axes[i].imshow(X_train[i], cmap=plt.get_cmap('gray'))
+ axes[i].set_title(f'Label: {y_train[i]}')
+
+plt.show()
+```
+
+
+---
+### 5. Предобработка данных
+**Преобразование данных из массива в вектор**
+```python
+num_pixels = X_train.shape[1] * X_train.shape[2]
+X_train = X_train.reshape(X_train.shape[0], num_pixels) / 255
+X_test = X_test.reshape(X_test.shape[0], num_pixels) / 255
+print('Shape of transformed X train:', X_train.shape)
+```
+*Shape of transformed X train: (60000, 784)*
+
+**Кодировка метод цифр по принципу one-hot encoding**
+```python
+from keras.utils import to_categorical
+y_train = to_categorical(y_train)
+y_test = to_categorical(y_test)
+print('Shape of transformed y train:', y_train.shape)
+num_classes = y_train.shape[1]
+```
+*Shape of transformed y train: (60000, 10)*
+
+---
+### 6. Реализация модели нейронной сети
+```python
+from keras.models import Sequential
+from keras.layers import Dense
+```
+
+**Создание и компиляция модели**
+```python
+model_01 = Sequential()
+model_01.add(Dense(units=num_classes,input_dim=num_pixels, activation='softmax'))
+model_01.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer='sgd', metrics=['accuracy'])
+model_01.summary()
+```
+*Model: "sequential_1"*
+
+
+
+ | Layer (type) |
+ Output Shape |
+ Param # |
+
+
+
+
+ | dense_1 (Dense) |
+ (None, 10) |
+ 7,850 |
+
+
+
+
+*Total params: 7,850 (30.66 KB)*
+
+*Trainable params: 7,850 (30.66 KB)*
+
+*Non-trainable params: 0 (0.00 B)*
+
+**Обучение модели**
+```python
+H = model_01.fit(
+ X_train, y_train,
+ validation_split=0.1,
+ epochs=100,
+ batch_size = 512
+)
+```
+**Вывод графика ошибки**
+```python
+plt.figure(figsize=(12, 5))
+
+plt.subplot(1, 2, 1)
+plt.plot(H.history['loss'], label='Обучающая ошибка')
+plt.plot(H.history['val_loss'], label='Валидационная ошибка')
+plt.title('Функция ошибки по эпохам')
+plt.xlabel('Epochs')
+plt.ylabel('loss')
+plt.legend()
+plt.grid(True)
+```
+
+
+### 7. Применение модели к тестовым данным
+```python
+scores=model_01.evaluate(X_test,y_test)
+print('Loss on test data:', scores[0])
+print('Accuracy on test data:', scores[1])
+```
+*Loss on test data: 0.3256668746471405;*
+
+*Accuracy on test data: 0.9133999943733215*
+
+### 8. Повторные эксперименты с добавлением первого скрытого слоя
+**100 нейронов в первом скрытом слое:**
+```python
+model_01_100 = Sequential()
+model_01_100.add(Dense(units=100,input_dim=num_pixels, activation='sigmoid'))
+model_01_100.add(Dense(units=num_classes, activation='softmax'))
+model_01_100.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer='sgd', metrics=['accuracy'])
+model_01_100.summary()
+```
+*Model: "sequential_3"*
+
+
+
+ | Layer (type) |
+ Output Shape |
+ Param # |
+
+
+
+
+ | dense_5 (Dense) |
+ (None, 100) |
+ 78,500 |
+
+
+ | dense_6(Dense) |
+ (None,10) |
+ 1,010 |
+
+
+
+
+*Total params: 79,510 (310.59 KB)*
+
+*Trainable params: 79,510 (310.59 KB)*
+
+*Non-trainable params: 0 (0.00 B)*
+```python
+H_01_100 = model_01_100.fit(
+ X_train, y_train,
+ validation_split=0.1,
+ epochs=100,
+ batch_size = 512
+)
+```
+```python
+plt.figure(figsize=(12, 5))
+
+plt.subplot(1, 2, 1)
+plt.plot(H_01_100.history['loss'], label='Обучающая ошибка')
+plt.plot(H_01_100.history['val_loss'], label='Валидационная ошибка')
+plt.title('Функция ошибки по эпохам')
+plt.xlabel('Epochs')
+plt.ylabel('loss')
+plt.legend()
+plt.grid(True)
+```
+
+```python
+scores_01_100=model_01_100.evaluate(X_test,y_test)
+print('Loss on test data:', scores_01_100[0])
+print('Accuracy on test data:', scores_01_100[1])
+```
+*Loss on test data: 0.38375645875930786*
+
+*Accuracy on test data: 0.9007999897003174*
+
+**300 нейронов в первом скрытом слое**
+```python
+model_01_300 = Sequential()
+model_01_300.add(Dense(units=300,input_dim=num_pixels, activation='sigmoid'))
+model_01_300.add(Dense(units=num_classes, activation='softmax'))
+model_01_300.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer='sgd', metrics=['accuracy'])
+model_01_300.summary()
+```
+*Model: "sequential_3"*
+
+
+
+ | Layer (type) |
+ Output Shape |
+ Param # |
+
+
+
+
+ | dense_11 (Dense) |
+ (None, 300) |
+ 235,500 |
+
+
+ | dense_12(Dense) |
+ (None,10) |
+ 3,010 |
+
+
+
+
+*Total params: 238,510 (931.68 KB)*
+
+*Trainable params: 238,510 (931.68 KB)*
+
+*Non-trainable params: 0 (0.00 B)*
+
+```python
+H_01_300 = model_01_300.fit(
+ X_train, y_train,
+ validation_split=0.1,
+ epochs=100,
+ batch_size = 512
+)
+```
+```python
+plt.figure(figsize=(12, 5))
+
+plt.subplot(1, 2, 1)
+plt.plot(H_01_300.history['loss'], label='Обучающая ошибка')
+plt.plot(H_01_300.history['val_loss'], label='Валидационная ошибка')
+plt.title('Функция ошибки по эпохам')
+plt.xlabel('Epochs')
+plt.ylabel('loss')
+plt.legend()
+plt.grid(True)
+```
+
+```python
+scores_01_300=model_01_300.evaluate(X_test,y_test)
+print('Loss on test data:', scores_01_300[0])
+print('Accuracy on test data:', scores_01_300[1])
+```
+
+*Loss on test data: 0.36969417333602905*
+
+*Accuracy on test data: 0.9010999798774719*
+
+**500 нейронов в первом скрытом слое**
+```python
+model_01_500 = Sequential()
+model_01_500.add(Dense(units=500,input_dim=num_pixels, activation='sigmoid'))
+model_01_500.add(Dense(units=num_classes, activation='softmax'))
+model_01_500.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer='sgd', metrics=['accuracy'])
+model_01_500.summary()
+```
+*Model: "sequential_3"*
+
+
+
+ | Layer (type) |
+ Output Shape |
+ Param # |
+
+
+
+
+ | dense_15 (Dense) |
+ (None, 500) |
+ 392,500 |
+
+
+ | dense_16(Dense) |
+ (None,10) |
+ 5,010 |
+
+
+
+
+*Total params: 397,510 (1.52 MB)*
+
+*Trainable params: 397,510 (1.52 MB)*
+
+*Non-trainable params: 0 (0.00 B)*
+
+```python
+H_01_500 = model_01_500.fit(
+ X_train, y_train,
+ validation_split=0.1,
+ epochs=100,
+ batch_size = 512
+)
+```
+```python
+plt.figure(figsize=(12, 5))
+
+plt.subplot(1, 2, 1)
+plt.plot(H_01_500.history['loss'], label='Обучающая ошибка')
+plt.plot(H_01_500.history['val_loss'], label='Валидационная ошибка')
+plt.title('Функция ошибки по эпохам')
+plt.xlabel('Epochs')
+plt.ylabel('loss')
+plt.legend()
+plt.grid(True)
+```
+
+```python
+scores_01_500=model_01_500.evaluate(X_test,y_test)
+print('Loss on test data:',scores_01_500[0])
+print('Accuracy on test data:',scores_01_500[1])
+```
+*Loss on test data: 0.3678894639015198*
+
+*Accuracy on test data: 0.9003999829292297*
+
+Таким образом, наиболее точной архитектурой со скрытым слоем является архитектура со 100 нейронами в скрытом слое. Для дальнейшей работы будем использовать её.
+
+### 9. Повторные эксперименты с добавлением второго скрытого слоя
+**50 нейронов во втором скрытом слое**
+```python
+model_01_100_50 = Sequential()
+model_01_100_50.add(Dense(units=100, input_dim=num_pixels, activation='sigmoid'))
+model_01_100_50.add(Dense(units=50, activation='sigmoid'))
+model_01_100_50.add(Dense(units=num_classes, activation='softmax'))
+model_01_100_50.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer='sgd', metrics=['accuracy'])
+model_01_100_50.summary()
+```
+*Model: "sequential_10"*
+
+
+
+ | Layer (type) |
+ Output Shape |
+ Param # |
+
+
+
+
+ | dense_17 (Dense) |
+ (None, 100) |
+ 78,500 |
+
+
+ | dense_18(Dense) |
+ (None,50) |
+ 5,050 |
+
+
+ | dense_19 (Dense) |
+ (None,10) |
+ 510 |
+
+
+
+
+*Total params: 84,060 (328.36 KB)*
+
+*Trainable params: 84,060 (328.36 KB)*
+
+*Non-trainable params: 0 (0.00 B)*
+
+```python
+H_01_100_50 = model_01_100_50.fit(
+ X_train, y_train,
+ validation_split=0.1,
+ epochs=100,
+ batch_size=512
+)
+```
+```python
+plt.figure(figsize=(12, 5))
+
+plt.subplot(1, 2, 1)
+plt.plot(H_01_100_50.history['loss'], label='Обучающая ошибка')
+plt.plot(H_01_100_50.history['val_loss'], label='Валидационная ошибка')
+plt.title('Функция ошибки по эпохам')
+plt.xlabel('Epochs')
+plt.ylabel('loss')
+plt.legend()
+plt.grid(True)
+```
+
+```python
+scores_01_100_50=model_01_100_50.evaluate(X_test,y_test)
+print('Loss on test data:',scores_01_100_50[0])
+print('Accuracy on test data:',scores_01_100_50[1])
+```
+*Loss on test data: 0.36366331577301025*
+
+*Accuracy on test data: 0.9025999903678894*
+
+**100 нейронов во втором скрытом слое**
+```python
+model_01_100_100 = Sequential()
+model_01_100_100.add(Dense(units=100, input_dim=num_pixels, activation='sigmoid'))
+model_01_100_100.add(Dense(units=100, activation='sigmoid'))
+model_01_100_100.add(Dense(units=num_classes, activation='softmax'))
+model_01_100_100.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer='sgd', metrics=['accuracy'])
+model_01_100_100.summary()
+```
+*Model: "sequential_10"*
+
+
+
+ | Layer (type) |
+ Output Shape |
+ Param # |
+
+
+
+
+ | dense_26 (Dense) |
+ (None, 100) |
+ 78,500 |
+
+
+ | dense_27(Dense) |
+ (None,100) |
+ 10,100 |
+
+
+ | dense_28 (Dense) |
+ (None,10) |
+ 1,010 |
+
+
+
+
+*Total params: 89,610 (350.04 KB)*
+
+*Trainable params: 89,610 (350.04 KB)*
+
+*Non-trainable params: 0 (0.00 B)*
+
+```python
+H_01_100_100 = model_01_100_100.fit(
+ X_train, y_train,
+ validation_split=0.1,
+ epochs=100,
+ batch_size=512
+)
+```
+```python
+plt.figure(figsize=(12, 5))
+
+plt.subplot(1, 2, 1)
+plt.plot(H_01_100_100.history['loss'], label='Обучающая ошибка')
+plt.plot(H_01_100_100.history['val_loss'], label='Валидационная ошибка')
+plt.title('Функция ошибки по эпохам')
+plt.xlabel('Epochs')
+plt.ylabel('loss')
+plt.legend()
+plt.grid(True)
+```
+
+```python
+scores_01_100_100=model_01_100_100.evaluate(X_test,y_test)
+print('Lossontestdata:',scores_01_100_100[0])
+print('Accuracyontestdata:',scores_01_100_100[1])
+```
+*Loss on test data: 0.5176764726638794*
+
+*Accuracy on test data: 0.8664000034332275*
+
+**Сведём результаты в таблицу**
+
+
+
+ | Количество скрытых слоёв (type) |
+ Количество нейронов в первом скрытом слое |
+ Количество нейронов во втором скрытом слое |
+ Значение метрики качества классификации |
+
+
+
+
+ | 0 |
+ - |
+ - |
+ 0.9133999943733215 |
+
+
+ | 1 |
+ 100 |
+ - |
+ 0.9007999897003174 |
+
+
+ | 300 |
+ 0.9010999798774719 |
+
+
+ | 500 |
+ 0.9003999829292297 |
+
+
+ | 2 |
+ 100 |
+ 50 |
+ 0.9025999903678894 |
+
+
+ | 100 |
+ 0.8664000034332275 |
+
+
+
+
+### 11.Сохранение лучшей модели на диск
+```python
+model_01_100_50.save(filepath='best_model.keras')
+```
+
+### 12. Вывод тестовых изображений
+**Загрузка лучшей модели с диска**
+```python
+from keras.models import load_model
+model = load_model('best_model.keras')
+```
+**Вывод изображений**
+```python
+n = 123
+result = model.predict(X_test[n:n+1])
+print('NN output:', result)
+plt.imshow(X_test[n].reshape(28,28), cmap=plt.get_cmap('gray'))
+plt.show()
+print('Real mark: ', str(np.argmax(y_test[n])))
+print('NN answer: ', str(np.argmax(result)))
+```
+
+
+*Real mark: 6*
+
+*NN answer: 6*
+
+```python
+n = 765
+result = model.predict(X_test[n:n+1])
+print('NN output:', result)
+plt.imshow(X_test[n].reshape(28,28), cmap=plt.get_cmap('gray'))
+plt.show()
+print('Real mark: ', str(np.argmax(y_test[n])))
+print('NN answer: ', str(np.argmax(result)))
+```
+
+
+*Real mark: 3*
+
+*NN answer: 3*
+
+### 13. Тестирование на собственных изображениях
+**Загрузка собственного изображения**
+```python
+from PIL import Image
+file_07_data = Image.open('7.png')
+file_07_data = file_07_data.convert('L')
+test_07_img = np.array(file_07_data)
+```
+**Вывод изображения**
+```python
+plt.imshow(test_07_img, cmap=plt.get_cmap('gray'))
+plt.show()
+```
+
+
+**Распознавание изображения**
+```python
+test_07_img = test_07_img / 255
+test_07_img = test_07_img.reshape(1, num_pixels)
+```
+*I think it's 7*
+
+**Второе изображение**
+```python
+from PIL import Image
+file_05_data = Image.open('5.png')
+file_05_data = file_05_data.convert('L')
+test_05_img = np.array(file_05_data)
+```
+```python
+plt.imshow(test_05_img, cmap=plt.get_cmap('gray'))
+plt.show()
+```
+
+
+```python
+test_05_img = test_05_img / 255
+test_05_img = test_05_img.reshape(1, num_pixels)
+```
+```python
+result = model.predict(test_05_img)
+print('I think it\'s ', np.argmax(result))
+```
+*I think it's 5*
+Нейросеть распознала изображения корректно
+
+### 14. Тестирование на собственных перевёрнутых изображениях
+**Первое изображение**
+```python
+from PIL import Image
+file_07_90_data = Image.open('7-90.png')
+file_07_90_data = file_07_90_data.convert('L')
+test_07_90_img = np.array(file_07_90_data)
+```
+```python
+plt.imshow(test_07_90_img, cmap=plt.get_cmap('gray'))
+plt.show()
+```
+
+
+```python
+test_07_90_img = test_07_90_img / 255
+test_07_90_img = test_07_90_img.reshape(1, num_pixels)
+```
+```python
+result = model.predict(test_07_90_img)
+print('I think it\'s ', np.argmax(result))
+```
+*I think it's 2*
+
+**Второе изображение**
+```python
+from PIL import Image
+file_05_90_data = Image.open('5-90.png')
+file_05_90_data = file_05_90_data.convert('L')
+test_05_90_img = np.array(file_05_90_data)
+```
+```python
+plt.imshow(test_05_90_img, cmap=plt.get_cmap('gray'))
+plt.show()
+```
+
+
+```python
+test_05_90_img = test_05_90_img / 255
+test_05_90_img = test_05_90_img.reshape(1, num_pixels)
+```
+```python
+result = model.predict(test_05_90_img)
+print('I think it\'s ', np.argmax(result))
+```
+*I think it's 4*
+
+Нейросеть не смогла распознать изображения
+
+**Вывод по архитектуре**: анализируя полученные результаты, можем прийти к выводу, что с ростом количества нейронов точность сначала улучшается - сеть обучается лучше, а при 500 нейронах - немного падает качество классификации, что может свидетельствовать о том, что алгоритм «застревал» в каком-то локальном минимуме; либо слишком малое время обучения - сеть не успевает обучиться, из-за чего страдает качество конечного результата. В данном примере это не критично, так как переобучение не наблюдается, а сама по себе точность достаточно высокая.
+
+**Вывод по картинкам**: проанализировав результаты работы сети, делаем вывод, что нейросеть справилась только с прямыми изображениями, повёрнутые она распознать не смогла. Это логично, потому что обучали её только на прямых изображениях. Если необходимо, чтобы картинки распознавались в том числе перевёрнутыми, в обучающую выборку стоит включить изображения такого же характера.
\ No newline at end of file