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Schulungsübersicht

Modul 1: Grundlagen der Python-Programmierung für ML-Workflows

• Eröffnung des Kurses und Einrichtung der Entwicklungsumgebung
Ausrichtung der Ziele sowie Aufbau einer reproduzierbaren Arbeitsumgebung für Machine Learning in Python

• Wesentliche Aspekte der Python-Sprache (im Schnelldurchgang)
Überprüfung von Syntax, Kontrollstrukturen, Funktionen und Mustern, die in ML-Code verwendet werden

• Datenstrukturen im Kontext des Maschinellen Lernens
Listen, Dictionaries, Mengen und Tupel zur Verwaltung von Merkmalen, Labels sowie Metadaten

• Comprehensions sowie funktionale Hilfsmittel
Bildung komplexer Datentransformationen mittels Comprehensions und höherwertigen Funktionen

• Objektorientierte Programmierung in Python für ML-Entwickler
Klassen, Methoden, Zusammensetzung von Objekten sowie praktische Entwurfsentscheidungen

• Dataclasses und kompakte Modellierungswerkzeuge
Typisierte Container zur Verwaltung von Konfigurationen, Beispieldaten und Ergebnissen

• Decoratoren sowie Kontextmanager
Zeitmessung, Caching, Protokollierung sowie sichere Ausführungsstrategien

• Umgang mit Dateien und Pfaden
Gewährleistung einer robusten Verarbeitung von Datensätzen sowie serielle Formatierung

• Fehlerbehandlung und defensives Programmieren
Erstellung von ML-Skripten, die fehlerfrei agieren und transparent melden können

• Module, Pakete sowie Strukturierung von Projekten
Gewinnung strukturierter ML-Codebasen zur Wiederverwendung

• Typisierung und Codequalität
Verwendung von Type Hints, Dokumentation sowie einer fehlervermeidenden Struktur des Codes

Modul 2: Numerische Python-Technologien, SciPy und Datenverarbeitung

• Grundlagen von NumPy für vektorisierte Berechnungen
Effiziente Array-Manipulation sowie performante Programmierungstechniken

• Indexierung, Slicing, Broadcasting und Dimensionenmanagement
Sichere Veränderung von Tensoren unter Berücksichtigung ihrer geometrischen Eigenschaften

• Grundlagen der linearen Algebra mit NumPy und SciPy
Stabile Matrizenoperationen sowie Zerlegungsmethoden, die im ML häufig zum Einsatz kommen

• Vertiefung in SciPy
Statistikverfahren, Optimierungstechniken, Kurvenanpassung und Verarbeitung von dünnbesetzten Matrizen

• Nutzung von Pandas zur Bearbeitung tabellarischer ML-Daten
Säubern, Kombinieren sowie Aggregation der Daten und Aufbereitung für die weitere Verarbeitung

• Ausführliche Einführung in scikit-learn
Verstehen des Estimator-Interfaces, Aufbau von Pipelines sowie Reproduzierbarkeit der Arbeitsabläufe

• Grundlagen der Visualisierung
Grafische Darstellungen zur Datenerkundung und Beobachtung des Verhaltens von Modellen

Modul 3: Programmier-Muster für den Aufbau von ML-Anwendungen

• Umwandlung von Notebook-Code in wiederverwertbare Projekte
Refactoring explorativer Skripte zu strukturierten, wartbaren Codebasen

• Verwaltung von Konfigurationseinstellungen
Auslagerung von Parametern sowie Validierung zur Laufzeit

• Protokollierung, Warnungen und Überwachungssysteme
Strukturierte Logging-Techniken für die nachvollziehbare Diagnostik in ML-Systemen

• Wiederverwendbare Komponenten mittels Objektorientierung und Zusammensetzungsstrategien
Entwicklung flexibler Transformer- sowie Vorhersagealgorithmen

• Praktische Entwurfsmuster für ML-Systeme
Nutzung der sogenannten Pipeline-, Factory-, Registry-, Strategy- und Adapter-Muster

• Validierung von Dateneingaben sowie Überprüfung auf konsistente Schemaangaben
Vermeidung unbemerkter Datenfehler

• Leistungsanalyse und Profiling-Methoden
Aufspüren von Geschwindigkeitsengpässen und gezielte Optimierung des Codes

• Speicherung sowie Schnittstellen für Modelleinführungen
Sichere Persistenzmethoden und saubere Schnittstellen zum Generieren von Vorhersagen

• End-to-End-Entwicklung eines kleinen Modells
Erstellung einer ML-Pipeline im Produktionsstil, inklusive Konfiguration und Logging-Funktionen

Modul 4: Statistische Lernverfahren für tabellarische Daten, Texte und Bilder

• Grundlagen der Modellbewertung
Aufbau von Trainings- und Validierungssplitten, ehrliche Kreuzvalidierung sowie Kennzahlen mit direktem Bezug zur Geschäftslogik

• Fortgeschrittene Verfahren für tabellarische Daten
Regulierte Generalisierte Lineare Modelle, Ensembles von Entscheidungsbäumen und Methoden zur Vermeidung von Datenaustauschproblemen während der Vorverarbeitung

• Kalibrierung sowie Abschätzung statistischer Unsicherheiten
Methoden wie Platt-Scaling, isotonische Regression, Bootstrap-Verfahren und konforme Vorhersagemodelle

• Klassische Verarbeitung natürlicher Sprache (NLP)
Analyse von Tokenisierungsstrategien, TF-IDF-Verfahren, lineare Modelle sowie Naive Bayes-Algorithmen

• Themenmodellierung mittels LDA
Einblick in die Funktionsweise und Grenzen dieser Methode zur Erkennung von Wortbezügen

• Grundlagen der klassischen Computer Vision
Analyseverfahren wie HOG, PCA sowie Strukturanalyse für Bilddaten

• Fehleranalyse bei Modellen
Ermittlung von Verzerrungen, Label-Unsauberheiten und unerwünschten Korrelationen im Datenbestand

• Praktische Übungen:
Aufbau einer fehlerfreien Tabellen-Vorverarbeitungs-Pipeline
Vergleich von verschiedenen Textanalyse-Methoden samt Interpretation der Ergebnisse
Entwicklung eines klassischen Bildklassifikations-Systems unter Einbeziehung systematischer Fehleranalysen

Modul 5: Neuronale Netzwerke für tabellarische Daten, Texte und Bilder

• Beherrschung der Trainingsschleife in PyTorch
Entwicklung sauberer Optimierungsprozesse unter Verwendung von AMP, Gradienten-Clip-Verfahren sowie Reproduzierbarkeit garantierenden Methoden

• Strategien zur Optimierung und Regularisierung
Geeignete Initialisierungen, Normalisierungstechniken, Wahl optimaler Optimierer sowie zeitlicher Anpassungsregeln

• Nutzung der gemischten Genauigkeit (Mixed Precision) sowie Skalierung von Berechnungen
Einsatz von Gradientenakkumulation und Strategien zum Erzeugen von Checkpoints zur Geschwindigkeitssteigerung

• Tabellen-basierte neuronale Netzwerke:
Verarbeitung kategorialer Daten per Embedding-Technik, Aufbau von Feature-Cross-Interaktionen sowie Analyse des Einflusses einzelner Merkmale

• Neuronale Textmodellierungen:
Anwendung von Embeddings, Convolutional Neural Networks, BiLSTM oder GRU-Verfahren und effektive Sequenzanalyse-Methoden

• Computervision mit neuronalen Netzen:
Einführung in Grundlagen des Convolutional Learning sowie Einsatz gängiger Architekturen wie ResNet

• Praktische Übungen:
Konstruktion einer wiederverwertbaren Trainingsframework-Implementierung
Vergleich von tabellarischen neuronalen Netzen mit traditionellen Boosting-Methoden
Einbau zufälliger Variationen mittels Data Augmentation in Convolutional Netzwerke und Analyse der Wirkungsmechanismen

Modul 6: Fortgeschrittene neuronale Architekturen

• Strategien des Transfer Learnings:
Festlegen von Parameter-Gruppen zur Aktivierung oder Deaktivierung, Optimierung der Lernraten für unterschiedliche Netzwerkbereiche

• Transformer-Architekturen im Kontext natürlicher Sprache:
Erläuterung des Self-Attention-Mechanismus und Vorgehensweisen beim anschließenden Feinabstimmungsprozess der Modelle

• Vision-Backbones und dichte Vorhersageverfahren:
Gewinnung vertiefter Einsichten in Modellarchitekturen wie ResNet, EfficientNet sowie die Prinzipien des Vision Transformer-Konzepts und U-Net-Modelle

• Spezialisierte Architekturen für tabellarische Daten:
Aufbauverfahren mittels TabTransformer, FT-Transformer oder Deep-and-Cross-Network-Strukturierungstechniken

• Zeitreihenverarbeitung mit ML-Methoden:
Bildung zeitlich abgestimmter Trainingssplitte und Identifikation von Verschiebungen in Merkmalsverteilungen

• Effizienzverbesserungsmethoden mittels PEFT-Techniken:
Auswirkungen der Verwendung von LoRA, Distillation-Verfahren sowie Quantisierungsstrategien auf Modellleistung und Speichereffizienz

• Praktische Übungen:
Feinabstimmung vorgefertigter Text-Traversoren
Auswahl optimierter Bildmodell-Architekturen mittels Transfer Learning-Methodik
Vergleich der Leistungsmerkmale von Tabellen-basierten Transformer-Systemen versus Gradient Boosting Decision Trees

Modul 7: Systeme der generativen KI

• Fundamente des Prompting:
Aufbau strukturierter Eingabesätze zur Steuerung des Verhaltens von LLM-Systemen

• Grundlagen großer Sprachmodelle (LLMs):
Einführung in Tokenisierung, Trainingsstrategie basierend auf instruktionalen Daten sowie Vermeidungsverfahren für Halluzinationseffekte

• Retrieval-Augmented Generation:
Bearbeitung von Informationsfragmenten, Nutzung semantischer Vektoren zur Abgleichung von Inhalten, hybride Suchalgorithmen sowie Messmethoden der Ergebnisqualität

• Verfahren zur Feinabstimmung neuronaler Netzwerke:
Einsatz von LoRA bzw. QLoRA-Techniken unter gleichzeitiger Sicherstellung hoher Datenqualität<

• Einführung in Diffusionsmodelle:
Intuitives Verständnis der latenten Diffusionsmethodik und praktische Anwendungsmöglichkeiten dieser Modellkategorie

• Generierung synthetischer tabellarischer Daten mittels CTGAN-Methodik
Einbeziehung relevanter Datenschutzaspekte beim Erstellen solcher Datensätze<

• Praktische Übungen:
Aufbau eines kleinen RAG-Systems im Produktionsstil zur Informationssuche
Validierung strukturierter Ausgaben mittels Schema-Verifizierungsprozesse
Einführung von Diffusionsmodellen in das Lernszenario auf freiwilliger Basis<

Modul 8: KI-Agenten und MCP-Interoperabilitätsstandards

• Konstruktion eines Agentenzyklus:
Aufbau einer Abfolge aus Beobachtung, Planung, Ausführung, Reflexion sowie Speicherung vergangener Zustände<

• Gestaltungsmuster für Agenten-Architekturen:
Einbettung von Strategien wie ReAct, Plan-and-Execute-Systematik oder Multi-Agente-Koordinationsmodelle<

• Strategien der Datenhaltung bei Agentensystemen:
Verwendung episodischer, semantischer Datenspeicherungen sowie temporärer Merkmalsrepräsentationen auf Skriptebene<

• Sicherheitsmanagement bei Werkzeugkombinationen:
Ausarbeitung standardisierter Schnittstellenregelungen, Sandbox-Umgebungen sowie Schutzmaßnahmen gegen unerwünschte Prompt-Injektionen<

• Test- und Bewertungsverfahren für Agentensysteme:
Einsatz replizierbarer Ausgangssituationen, standardisierter Aufgabengruppen sowie automatisierten Regressionstests<

• MCP-Infrastrukturen und Protokollgestützte Verbindungsmodellierung:
Auswahl geeigneter Serverarchitekturen für sichere Bereitstellung kompatibler Werkzeuge innerhalb des MCP-Systems<

• Praktische Übungen:
Individuelle Entwicklung eines eigenen Agentensystems von Grund auf
Auslegung einer wiederverwertbaren Schnittstellen-Einführung für externe Werkzeuge mittels MCP-Vereinbarungsmechanismen<

Voraussetzungen

Die Teilnehmer sollten über solide Kenntnisse in der Python-Programmierung verfügen.

Dieses Programm richtet sich an technisch versierte Fachkräfte mit mittlerem bis fortgeschrittenem Wissenstand.

 56 Stunden

Teilnehmerzahl


Preis je Teilnehmer (exkl. USt)

Erfahrungsberichte (3)

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