Übungen zur Vorlesung. Maschinelles Lernen. Wintersemester 2011/2012

Transkript

1 Prof. Dr. Morik Dortmund, 14. Oktober Allgemeines Übungen zur Vorlesung Maschinelles Lernen Wintersemester 2011/2012 Begleitend zur Vorlesung findet eine Übung statt. Die Teilnahme an der Übung, sowie die Bearbeitung der Übungsblätter ist Voraussetzung für einen Scheinerwerb (s.u.). Termin: Donnerstags Uhr in Raum 113/GB IV, Campus Süd Anmeldung zur Übungsgruppe in der ersten Vorlesung. Ausgabe der Übungsblätter: Dienstags in der Vorlesung bzw. im Netz Erster Termin In der ersten Übung am Donnerstag, dem findet von Uhr eine kurze Vorstellung der Software zur Bearbeitung der Übungen statt. Abgabemodalitäten Die Abgabe der bearbeiteten Übungsblätter ist bis zum Dienstagabend der folgenden Woche, Uhr per an zu schicken. Bei Abgaben, die Implementierungen enthalten, schicken Sie bitte neben dem Quellcode zusätzlich das von der Umgebung erstellte Plugin mit (siehe unten). Die Abgabe kann in einmalig zu Beginn festgelegten Gruppen zu maximal 3 Personen erfolgen. Auf der Gruppenabgabe bitte sämtliche Namen vermerken! Scheinerwerb Jede Abgabe wird mit bis zu 10 Punkten bewertet. Die Bedingungen zum Scheinerwerb sind mindestens 80% der erreichbaren Punkte Die Notenvergabe für den Schein erfolgt nach erreichter Punktzahl bei den Abgaben. Begleitunterlagen und Übungsblätter Die Folien zur Vorlesung, sowie die Übungsblätter sind online verfügbar unter

2 Die RapidMiner Lernumgebung Eine Vielzahl der Algorithmen und Vorverarbeitungsschritte, die innerhalb der Vorlesung vorgestellt werden, sind in dem Java-basierten Tool RapidMiner integriert. RapidMiner wurde als Open-Source Projekt am Lehrstuhl 8 entwickelt. Mit Hilfe von RapidMiner haben Sie die Möglichkeit, eigene Daten-Experimente zur Klassifikation, dem Clustering und andere Lernaufgaben selbst durchzuführen. Darüber hinaus ist ein Bestandteil der Übung die Implementierung vorgestellter Algorithmen innerhalb des RapidMiner-Frameworks (siehe Implementierungsaufgaben ). Dazu wird vom Lehrstuhl 8 ein leeres RapidMiner -Plugin bereitgestellt. Dieses Plugin bietet ein Grundgerüst um eigene Operatoren zu schreiben und auf einfache Weise in RapidMiner zu integrieren. Was ist ein Plugin? Wie sieht es aus? Ein RapidMiner -Plugin ist eine einfache Java Archive Datei (.jar-datei), die die Operator- Klassen und ein paar zusäzliche Informationen über die Operatoren (Namen, Klassen) enthält. Um ein Plugin zu RapidMiner hinzuzufügen, muss man lediglich die Plugin-Datei in das Verzeichnis lib/plugins/ der RapidMiner-Software kopieren. Beim nächsten Start von RapidMiner wird das Plugin dann automatisch geladen. Beispiel: Ihr habt RapidMiner im Verzeichnis RapidMiner Vega installiert und ein Plugin mit dem Namen Lehre-Plugin.jar erstellt. Jetzt kopiert ihr das Plugin einfach in das Verzeichnis RapidMiner Vega/lib/plugins/ und startet RapidMiner neu. Ein eigenes RapidMiner Plugin Das Ziel der Übungsaufgaben ist zumeist die Implementierung eigener Operatoren (Lernverfahren). Dazu soll jeweils ein eigenes Plugin erstellt werden, dass Eure Implementierung enthält. Dieses Plugin ist damit quasi Eure Übungsabgabe für die Programmieraufgaben. Zur Bearbeitung der Üungsaufgaben haben wir bereits ein leeres Plugin erstellt, welches aus dem LS8 Subversion-Repository geladen werden kann. Zu diesem Plugin könnt ihr dann im Verlauf der Vorlesung stets neue Operator-Klassen hinzufügen und diese in RapidMiner verwenden. Um mit Hilfe des leeren Plugins Euer eigenes Plugin für RapidMiner zu erstellen, sind folgende Schritte notwendig: Installieren von Eclipse RapidMiner Source Code in Eclipse importieren Source Code des leeren Plugins in Eclipse importieren Eclipse läßt sich komfortable von herunterladen und installieren. Die Schritte 2. und 3. beschreiben wir hier.

3 2. RapidMiner + 3. leeres Plugin importieren Sowohl der Source Code von RapidMiner als auch der Source-Code für das leere Plugin befinden sich im LS8 Subversion Repository mit der URL Innerhalb von Eclipse können sowohl RapidMiner als auch das leere Plugin über File Import importiert werden. Das öffnet den folgenden Dialog (Ausschnitt): Als nächstes wählt man ein bereits definiertes SVN Repository aus, oder legt falls noch nicht vorhanden das LS8 Repository an: Schließlich muss das gewünschte Projekt ausgewählt werden, das importiert werden soll. Insgesamt müssen sowohl der RapidMiner Source Code (RapidMiner Vega) und das leere Plugin (RapidMiner Extension MLV) auf diese Weise importiert werden: Um RapidMiner aus Eclipse heraus zu starten, kann über einen Rechtsklick auf das RapidMiner Vega Projekt Run As Java Application aufgerufen werden. Als Main-Klasse muss dabei dann im folgenden Dialog die folgende Klasse angegeben werden: com.rapidminer.gui.rapidminergui

4 Eigenes Plugin erstellen Der Source-Code des RapidMiner -Plugins enthält eine build.xml-datei, die alle Vorgänge zum Bauen des Plugins enthalten. Um das Plugin zu erstellen, muss lediglich die Build-Datei gestartet werden. Dies geschieht durch Rechtsklick auf build.xml und Auswählen von Run As Ant Build: Eclipse startet daraufhin die Erzeugung des Plugins. Gleichzeitig enthält die build.xml-datei auch die Anweisungen, die entstehende.jar-datei des Plugins in das entsprechende Verzeichnis lib/plugins/ von RapidMiner zu kopieren, d.h. das Plugin wird auch automatisch installiert. Dazu ist wichtig, dass das Verzeichnis, welches Eure verwendete RapidMiner Installation enthält, in der build.xml-datei angegeben ist. Standardmäßig geht das leere Plugin davon aus, dass dieses Verzeichnis../RapidMiner Vega ist. Beim nächsten Start von RapidMiner sollte Euer Plugin automatisch geladen werden. Hinweis: Es kann gelegentlich vorkommen, dass Eclipe das kopierte Plugin nicht findet, da der Erzeugungsprozeß als externer Prozess gestartet wird. D.h. das sich das Plugin zwar im Verzeichnis lib/plugins/ befindet, Eclipse es aber noch nicht bemerkt hat. Es ist daher ratsam, vor dem Starten von RapidMiner das Projekt RapidMiner Vega zu aktualisieren (Projekt auswählen und File Refresh aufrufen. Debugging Eures Plugins Wenn ihr RapidMiner aus Eclipse heraus startet, kann dies natürlich auch im Debug-Modus geschehen. Sofern ihr Fehler in Eurem Plugin vermutet und diese genauer untersuchen möchtet, könnt ihr Breakpoints an die entsprechenden Code-Stellen setzten. Abbildung 1: Debug As Application Dialog innerhalb von Eclipse

5 Um RapidMiner im Debug-Modus zu starten, muss zunächst eine Debug Configuration erstellt werden. Dazu einfach mit einem Rechtsklick auf das RapidMiner Vega Projekt klicken und Debug As Application auswählen. Es öffnet sich dann ein Dialog, indem die Main-Klasse angegeben werden muss (Abbildung 1). Damit Eclipse den Source-Code Eures Plugins findet und anzeigen kann, muss in diesem Debug- Dialog auch noch der Ort Eures Plugin-Codes hinzugefügt werden. Dies geschieht im Reiter Source, ebenfalls im Debug-Dialog (Abbildung 2). Abbildung 2: Hinzufügen des Plugin-Source Codes zum Debug-Start