چندی پیش، در مورد پیش‌نیازهای یادگیری بینایی ماشین در همین وبلاگ نوشته بودم (لینک) و بعد از اون هم در مطلبی در ویرگول، در مورد این که چرا موجودیتی به اسم «جامعه بینایی ماشین» رو راه انداختم (لینک) صحبت کردم. پس از انجام چندین پروژه و تولید چندین محتوا پیرامون این موضوع، امروز در این پست قراره که ایده هایی که شما می‌تونید در پروژه های بینایی ماشین و پردازش تصویر خودتون به کار بگیرید رو بررسی کنیم.

توجه داشته باشید که در این پست، فرض رو بر این گذاشتیم که شما با هوش مصنوعی، پایتون، بینایی ماشین و … آشنایی لازم و کافی رو دارید و حالا قصد دارید یک پروژه جدی باهاش انجام بدید اما نمی‌دونید باید چی کار کنید. اگر آشنایی ندارید هم مشکلی نیست، می‌تونید این مطلب رو صرفا برای ایجاد علاقه و یا رفع کنجکاوی بخونید 😁

ایده های مرتبط با تشخیص چهره

تشخیص چهره، همیشه یکی از پرطرفدارترین شاخه‌های پردازش تصویر و بینایی ماشین بوده است. چرا که با استفاده از تشخیص چهره، می‌توانیم عملیات جالبی انجام دهیم و پروسه‌های زیادی از یک کار بزرگتر را، خودکار کنیم. همچنین می‌توانیم امنیت خانه و محل کار و … را نیز با استفاده از تشخیص چهره تامین کنیم.

در لیست زیر، تعدادی از پروژه‌های مرتبط با تشخیص چهره رو برای شما فهرست کرده‌ام:

• حضور و غیاب مبتنی بر چهره
• دوربین امنیتی (به این شکل که وقتی شخص ناشناسی وارد حریم دوربین شد از طریق ایمیل یا SMS و … به شما اطلاع بده)
• قفل هوشمند ( به شکلی که اگر شما رو دید در رو باز کنه و در غیر این صورت، یک سیستم مانند دزدگیر یا سیستم امنیت خونه رو راه‌اندازی کنه)
• تشخیص حالت و احساسات چهره
• تشخیص خواب‌آلودگی (مثلا در یک کلاس این پروژه می‌تونه کاربردی باشه).

همه ایده‌های بالا، به سادگی قابل انجام هستند. فقط کافیه که کار با کتابخانه‌ها و تئوری پردازش تصویر رو بلد باشید. شاید دو سه روزه بتونید یکی از این پروژه‌ها رو به ثمر برسونید 😁

ایده‌ های مرتبط با تشخیص کرکتر

تشخیص نوری نویسه یا Optical Character Recognition که به اختصار به اون OCR هم گفته می‌شه، یکی از شاخه‌های پرطرفدار دیگر در حوزه بینایی ماشین می‌تونه به حساب بیاد. پروژه‌هایی که در این حوزه انجام می‌شن به شدت کاربردی هستند و طبیعیه که در حوزه‌های مختلفی کاربرد خواهند داشت. در اینجا تعدادی از ایده‌هایی که می‌تونید روش کار کنید رو اینجا فهرست کردم:

• تشخیص و استخراج شماره پلاک (که پیش‌تر در موردش نوشتم – لینک)
• تشخیص و حل مسائل ریاضی/فیزیک (که این هم پیش‌تر در مورد نوشتم – لینک)
• تشخیص دست‌خط فارسی
• تشخیص خط نستعلیق (و در کل خوشنویسی) فارسی
• تشخیص نسخه پزشکی (نکته جالب اینه که در نسخ پزشکی، بسیاری از خط‌خطی‌هایی که می‌بینید در واقع روش مصرف و دوزاژ دارو هستند، که طبق کدگذاری خاصی نوشته می‌شن).

البته باید این نکته رو هم عرض کنم خدمتتون که دنیای OCR خیلی گسترده‌ست. تقریبا هرجایی که شما با نوشتن سر و کار داشته باشید، می‌تونید از OCR هم اونجا استفاده کنید. خیلی چیزا اینجا به خلاقیت و نیازهای خودتون برمی‌گرده. اگر ایده‌ دیگری داشتید، می‌تونید در بخش نظرات همین مطلب با من به اشتراک بذارید.

ایده های مرتبط با پزشکی

هوش مصنوعی در علم پزشکی، جایگاه خاصی در سال‌های اخیر داشته. چرا که همه دانشمندان کامپیوتر و همچنین پزشکی، دریافتند که با استفاده از راه‌حل‌های هوشمند، می‌تونند به حد قابل توجهی، خطاهای پزشکی رو کاهش بدند. همچنین تحقیقات دارو و واکسن هم به شدت سریع‌تر می‌تونن انجام بدند. برای مثال، همین دنیاگیری ویروس کرونا که در سال ۲۰۱۹ آغاز شد و کماکان ادامه داره رو بررسی کنیم، بارها از این که از هوش مصنوعی برای پیدا کردن ترکیبات دارویی موثر بر ویروس استفاده شده، صحبت کردند. همچنین در پروسه ساخت واکسن هم بسیاری از مراحل رو به ماشین سپردند و به هوش ماشینی اعتماد کردند. شاید یکی از دلایلی که واکسن این بیماری انقدر سریع ساخته شد، استفاده از همین راهکارهای هوشمند در تولید بوده.

بینایی ماشین هم استثناء نیست و طبیعتا می‌تونه خیلی به کمک افراد بیاد. در این بخش، تعداد زیادی از ایده‌هایی که می‌تونه به پزشک‌ها در شناخت بهتر مشکلات بیمارهاشون کمک کنه رو فهرست کردم و خب بد نیست اگر شما هم سراغش برید و سعی کنید یکیش رو پیاده کنید (این بخش می‌تونه برای دانشجویان مهندسی پزشکی و پزشکی؛ بسیار مفید باشه)

• تشخیص نوع تومور مغزی (تصویر این بخش، پروژه‌ای که خودم انجام دادم)
• تشخیص رتینوپاتی دیابتی در اشخاص مبتلا به دیابت
• تشخیص MS و مراحل مختلف اون بر اساس MRI
• تشخیص سلول‌های سرطانی
• تشخیص میزان درگیری ریه در بیماری‌های تنفسی (مانند COVID-19)
• تشخیص ناهنجاری‌های پوستی
• تشخیص آسیب‌های استخوان
• تشخیص آسیب‌دیدگی‌ها و پوسیدگی‌های دندان

طبیعتا این‌ها، همه کارهایی که می‌تونیم در حوزه پزشکی با کمک بینایی ماشین و پردازش تصویر انجام بدیم نیستن و این دامنه می‌تونه به شدت گسترده‌تر باشه. طبیعیه که گستردگی این دامنه به خلاقیت خودتون و نیازهاتون برمی‌گرده. همچنین طبیعتا اگر شما دانشجوی مهندسی پزشکی یا رشته پزشکی و رشته‌های مرتبط باشید، احتمالا ایده‌های بهتری خواهید داشت.

سایر حوزه‌ها

چندین و چند حوزه دیگر هست که خب مثل باقی حوزه‌های پوشش داده شده در این مطلب، نمیشه ایده‌های پروژه‌های بینایی ماشین و پردازش تصویرشون رو فهرست کرد. به همین خاطر، توضیح اجمالی راجع به هر کدوم می‌دم تا شما ببینید که کدوم حوزه رو بیشتر دوست خواهید داشت و در کدوم حوزه ممکنه بتونید ایده‌پردازی بهتری داشته باشید.

تشخیص حرکت یا Action Detection

این حوزه به طور خاص، می‌تونه برای کارهایی مثل تشخیص و ترجمه همزمان زبان اشاره (لینک)، تشخیص حرکات ورزشی و یا تشخیص «نیت» افراد بشه. برای مثال، می‌تونیم سیستمی بسازیم که حرکات بعدی فرد در یک نبرد تن به تن (مثل مسابقه بوکس) رو پیش‌بینی کنه و به مربی‌ها و نوآموزهای اون رشته اطلاع بده.

خودروهای خودران

خودروهای خودران یا Self-Driving که پیش‌تر هم ازشون در همین وبلاگ صحبت کرده بودم (لینک) می‌تونن با استفاده از بینایی ماشین و پردازش تصویر، تابلوهای راهنمایی، رفتار سایر رانندگان، موانع در مسیر و … رو تشخیص بدند. این حوزه البته پیچیدگی زیادی داره اما کار کردن روی بخش‌های مختلفش می‌تونه برای یادگیری جوانب مختلف ماجرا جذاب و جالب و مفید باشه.

مصرف انرژی

حوزه انرژی هم حوزه جالبی می‌تونه برای پروژه‌های بینایی ماشین باشه. برای مثال OCR ای که بتونه دیتای کنتور گاز/برق رو به متن تبدیل کنه و اون رو با یک مرکز محاسبه قیمت، چک کنه و قیمت رو به ما اعلام کنه. همچنین می‌شه عکس‌های حرارتی از خانه‌ها و … تهیه کرد و با استفاده از بینایی ماشین دقیقا بررسی کرد که کجاها انرژی بیشتری داره از دست میره و … .

این پروژه‌ها به خودی خود شاید جالب به نظر نرسن اما ترکیبشون با IoT و هوشمندسازی در سطوح دیگر، طبیعتا می‌تونه جذاب و حتی پول‌ساز هم باشه.

کشاورزی

این هم گفتن نداره، شما کافیه که یک سری عکس هوایی از زمین‌های کشاورزی داشته باشید. احتمالا خیلی راحت بتونید سیستمی توسعه بدید که آفات رو شناسایی کنه. همینطور می‌تونید نوع خاک و … هم از روی این عکس‌ها طبقه‌بندی کنید و پیشنهاد بدید که چه محصولی در این زمین کشت بشه بهتره. در حوزه مصرف انرژی هم می‌تونید یکی از پروژه‌ها رو بردارید بیارید اینجا و ازش بهره‌برداری کنید. چی از این بهتر؟

ضمن این که امنیت زمین کشاورزی و گلخانه، بررسی نور و رنگ و … هم می‌تونن اینجا کاربردی باشند.

جمع‌بندی مطلب

در این مطلب، ایده‌هایی که می‌تونید بعنوان یک پروژه تفریحی یا جدی پیاده‌سازی کنید رو بررسی کردیم. همچنین این ایده‌ها، به جز این که می‌تونن رزومه خوبی برای شما بسازند طبیعتا می‌تونن پایه یک کسب و کار و یا یک استارتاپ باشند که شانس خوبی برای به پول رسیدن داره. به همین خاطر هم ممنون میشم اگر هر کدوم از این ایده‌ها رو پیاده‌سازی کردید در بخش کامنت همین مطلب در موردش بنویسید و به من اطلاع بدید تا ببینم چه کردید.
همچنین لازم به ذکره که اگر دوست دارید مطالب فنی/علمی دیگری از من بخونید، می‌تونید به ویرگول من هم مراجعه کنید. در پایان هم بابت وقتی که گذاشتید، ازتون تشکر می‌کنم و امیدوارم در آینده باز هم بتونم در این وبلاگ، مطلب بنویسم.

دقیقا دو هفته پیش، در نسخه انگلیسی وبلاگ در مورد YOLOv5 نوشتم (لینک) و توضیح دادم که چرا این مدل هوش مصنوعی برای تشخیص اشیاء رو دوست دارم (و حتی چرا شما باید دوستش داشته باشید) و خب طبیعتا دوست داشتم یک پروژه خیلی خیلی ساده و در عین حال باحال هم با این مدل انجام بدم.

ایده‌های زیادی در سر داشتم. برای مثال ایده بازی Red Light – Green Light که در سریال اسکوییدگیم همه دیدیم. اما این ایده علیرغم خوب بودنش، آنچنان کاربردی نبود. پس تصمیم من برآن شد که یک نرم‌افزار دیگر توسعه بدم. نرم‌افزاری که هم چالش داشته باشه، هم در نهایت یک کاربرد درست ازش بشه درآورد.

نمی‌دونم شما یادتونه یا نه، اما نرم‌افزار سیمبولب، دروانی خیلی خاص و معروف شد. به همین خاطر، تصمیم من هم این شد که سیمبولب رو دوباره بسازم و بعد از این که نتایج مورد نظرم رو گرفتم در موردش وبلاگ بنویسم. پس این شما و این ماجرایی که من داشتم تا این نرم‌افزار رو بسازم.

گام اول: طرح مساله

در هر پروژه‌ای، اولین گام اینه که مطرح کنیم چه مشکلی رو باید حل کنیم. یا به قول دنیل کوهن Look for the pain. خب دردی که ما اینجا به دنبال حل کردنش بودیم، چی بود؟ این که بسیاری از دانش‌آموزا و دانشجوها سر ریاضی عمومی یا Calculus مشکل دارند. این مشکل ریشه‌ش کجاست؟ برای من شخصا مهم نیست که این ریشه رو بررسی کنم (البته به معنای این نیست که نظری در موردش ندارم، اما از حوصله این مطلب خارجه).

حالا درد این که بسیاری از دانشجوها و دانش‌آموزها مشکل دارند، چطور میشه براشون یک مسکن خوب تجویز کرد؟ بعنوان یک مهندس هوش مصنوعی، یا بهتر بگم مهندس بینایی ماشین در ذهنم این ایده چرخید و اون این بود که:

یک نرم‌افزار هوش مصنوعی وجود داشته باشه که از روی عکس مساله، پاسخ نهایی یا راه‌حل رو به افراد بده.

و این پروژه، در نظر پروژه بسیار بسیار بزرگی بود اما در نهایت، پروژه ساده‌ای شد. در ادامه، در راهی که طی شد توضیح خواهم داد.

گام دوم: انتخاب ابزار

گام دوم برای من، انتخاب ابزار بود. اول از همه می‌خواستم برم سراغ OCR های آماده برای تشخیص مسائل پارامتری مثل x و y و … . اما بعد دیدم که اینجا علاوه بر حروف و اعداد، نشانه‌ها هم هستند. ضمن این که به شکلی باید توان و … هم تشخیص داد. پس کمی پروژه رو نگه داشتم تا به ابزارها فکر کنم.

بعد از مدتی تحقیق و تفحص، به دارک‌نت رسیدم که برای ترین کردن YOLOv3 و YOLOv4 استفاده میشه و خب دارک‌نت مشکلات زیادی هم با خودش به همراه داره. برای مثال کاملا در سی‌پلاس‌پلاس نوشته شده و روی سیستم‌های مختلف باید از نو کامپایل بشه. با CPU درست کار نمی‌کنه. کامپایل کردنش روی مک یا ویندوز دردسره و انتقال دادنش به Google Colab هم می‌تونه تا حد زیادی مشکل‌ساز بشه.

بعد از اون الگوریتم YOLOv5 رو کشف کردم. تقریبا همه مراحل کاملا پایتونی پیش می‌رفت و این عالی بود. کم کم دیدم که میشه بعد از ترین کردن قضیه، از pytorch هم استفاده کرد و اشیاء رو تشخیص داد و از اون بهتر این بود که در تشخیص اشیاء، می‌شد خروجی pandas هم گرفت که مختصات شیء مورد نظر به همراه لیبلش در اون data frame خاص موجود بودند. پس به این شکل تشخیص این که ما با چه چیزی روبرو هستیم هم ساده‌تر از گذشته می‌شد.

وقتی این ابزار رو با چند چیز مختلف تست کردم، نوبت این رسید که در این پروژه حتما ازش استفاده کنم. اما این تمام ماجرا نیست. دقیقا وقتی که سمت OCR ماجرا هندل می‌شد، یک بحث خیلی مهم می‌موند. بحث این که چطوری باید مساله حل بشه؟ برای حل مساله هم از Wolfram Alpha گفتم کمک می‌گیرم.

خب حالا نوبتی هم باشه، نوبت اینه که داده‌های مورد نیاز رو جمع کنیم. قبل‌تر در مورد راه‌هایی که شما می‌تونید برای جمع‌آوری داده استفاده کنید، صحبت کردم و می‌تونید از اینجا بخونیدش.

گام سوم: جمع‌آوری داده

برای جمع‌آوری داده‌ها، نیازمند این بودم که روی چند سطح مختلف (وایت‌برد، کاغذ A4 و همچنین کاغذ خط‌دار) و با چند دست‌خط مختلف، مسائل ریاضی رو بنویسم. بعد از نوشتن مسائل ریاضی، از دوستانم خواهش کردم که روی صفحات مختلف و همچنین وایت‌برد، مسائل ریاضی رو بنویسند.

بعد از این که مسائل ریاضی رو روی این سطوح و با دست‌خط‌های مختلف داشتم، نوبت عکاسی ازشون بود. از هر بار نوشتن، چندین عکس از چند زاویه گرفتم. چرا که زوایای مختلف باعث میشن توزیع نور هم در تصاویر یکسان نباشه و این خودش یک مرحله data augmentation رو برای من کاهش می‌داد.

حالا یه حجم زیادی داده دارم، باید بعدش چی کار کنم؟ پاسخ ساده‌ست. الان زمانیه که ما وارد مرحله پیش‌پردازش داده میشیم.

گام چهارم: پیش‌پردازش داده

بعد از این که ما داده‌های مورد نیاز خودمون رو جمع کردیم، نیازمند اینیم که داده رو پیش‌پردازش کنیم. به طور کلی، پیش‌پردازش داده به پروسه‌ای گفته میشه که در اون قراره داده ها تمیز بشن، تغییر کنند (یا به قولی data augmentation رخ بده)، برچسب زده بشن و داده‌های غیرلازم (یا همون نویز) دور ریخته بشه.

اولین مرحله برای من اینجا، تکه تکه کردن عکس بود. شاید فکر کنید که برای تکه تکه کردن عکس، از ابزار خاصی استفاده کردم یا کدی زدم. باید بگم که خیر، ابزارم دقیقا ادوبی فتوشاپ و ابزار Slice بود. بعدش با قابلیت save for web آمدم و عکس‌های قطعه‌قطعه شده رو ذخیره کردم. پس از ذخیره نهایی عکس‌ها، نیاز بود که عکس‌ها برچسب زده بشن.

برچسب‌ها، در مرحله آموزش مدل، به ما کمک می‌کنند که اشیاء رو در تصاویر پیدا کنیم. این برچسب‌ها در مراحل بعدتر به کمک ما میان تا بتونیم مسائل یافت شده رو به ولفرام‌آلفا بدیم تا برامون حلش کنه. پس لازم بود که این اتفاقات بیفته.

گام پنجم: آموزش مدل YOLOv5

و اما گام یکی مونده به آخر دقیقا این بود که مدل آموزش داده بشه. آموزش این مدل با pytorch به شدت سرراست و راحته و کلش اجرا کردن یک دستور در ترمیناله. باز با این حال، مشکلات عدیده‌ای داشتم. برای مثال روی لپتاپ شخصی چون GPU مناسب نداشتم، آموزش به شدت طولانی می‌شد. آموزش رو به Google Colab منتقل کردم و چون پلن رایگان داشتم، اونجا هم یک سری داستان جدیدتر پیش آمد. اما بهرحال هرطور که شد، مدل آموزش داده شد و نتایج خوبی هم ازش گرفتم.

در مورد آموزش مدل و نحوه کار اون به زودی محتوای آموزشی جدیدی تولید خواهد شد که به تفصیل در اون توضیح میدم چطور می‌تونید YOLOv5 رو خودتون آموزش بدید و باهاش کار کنید. در حال حاضر، توضیح مراحل آموزش تا حد زیادی از حوصله این پست وبلاگ خارجه.

و گام نهایی: آزمایش مدل و نوشتن رابط ولفرام آلفا

پس از این که مدل آموزش داده شد، نیاز بود چندین خط کد پایتون نوشته شه برای چند منظور. اول این که وزن‌هایی که لازم بود از مدل آموزش‌داده‌شده، لود کنه. دوم این که یک عکس رو از ورودی بگیره و مراحل inference رو روش انجام بده و در نهایت، اگر کاربرخواست اون رو بفرسته به ولفرام آلفا و مرورگر رو براش باز کنه.

برای این مرحله، برخلاف باقی مراحل وقت زیادی نذاشتم ولی با این حال کدش (بدون وزن‌ها) در گیت‌هاب شخصی من موجوده و می‌تونید نگاهی بندازید. البته که به زودی گیت‌هاب بروزرسانی میشه و شما قادر خواهید بود که وزن‌ها رو هم دانلود کنید. اما فعلا وزن‌ها در دسترس نیستند.

در نهایت هم برای این که عملکرد قضیه رو ببینید، این ویدئو کوتاه رو می‌تونید تماشا کنید که هم inference رو تست می‌کنیم هم حل مساله با ولفرام رو:

جمع‌بندی و مشکلات این نرم‌افزار

این پروژه به عنوان یک پروژه تفریحی، واقعا تفریح خوب و سالمی بود و کلی یادگیری برای من داشت. یادگیری دقیق‌تر و عمیق‌تر YOLOv5، یادگیری دقیق‌تر و عمیق‌تر PyTorch و از همه مهم‌تر درگیر شدن با چند مساله و به قولی، دردهای دنیای واقعی. از نتیجه کاملا راضی بودم و هستم، اما فکر نکنم در آینده این پروژه خیلی برام راضی‌کننده باشه.

احتمالا بعد از مدتی به این پروژه برگردم و بزرگترین مشکلش – یعنی شباهت زیاد ورودی‌ها به هم – رو طور دیگری هندل کنم. برای این که ببینیم یه چیزی در پوزیشن توان یه چیز دیگه قرار گرفته یه چاره‌ای بیاندیشم و … . خلاصه که راه برای بهبودش زیاده و این بهبود‌ها رو شخصا پیگیر هستم که در این پروژه اعمال کنم. شاید هم لازم باشه داده ورودی رو افزایش داد یا حتی مدل مورد استفاده رو عوض کرد.

در نهایت، از شما بابت وقتی که برای خوندن این مطلب گذاشتید، ممنونم. امیدوارم که این مطلب مفید واقع شده باشه و به دردتون خورده باشه. ضمن این که اگر به این تیپ مسائل و مطالب علاقمند هستید، می‌تونید من رو در ویرگول هم دنبال کنید و اونجا هم مطالبم رو بخونید. اگرچه در ویرگول عمده مطالبم مرتبط با بیزنس، موفقیت و ایناست.

در نهایت از شما خواهش می‌کنم که اگر این مطلب براتون مفید بود، یک قهوه به انتخاب خودتون مهمانم کنید تا موقع نوشیدن قهوه به یادتون باشم و از این دست مطالب، بیشتر تولید کنم.

در پست پیشین، یعنی قسمت اول داستان برنامه‌نویس شدنم (لینک) از زمانی که شروع به خوندن کتاب‌های ویژوال بیسیک کردم تا زمانی که پروژه جبیر رو راه انداختم رو به تفصیل توضیح دادم. فکر می‌کنم داستان برنامه‌نویس شدن من، داستان جالبی برای خیلی از دوستانی که وبلاگم رو میخونن بوده و به همین دلیل، تصمیم گرفتم که قسمت دومش هم حتما بنویسم.

همونطوری که در قسمت قبلی قولش رو داده بودم، قراره که در این قسمت از بعد از پروژه جبیر تا زمانی که وارد بازار کار شدم رو توضیح بدم و بگم چی شد که اینطوری شد. در مورد مسیرهای شغلی قبل‌تر توضیح دادم (مثلا در پست چگونه توزیع لینوکس بسازیم و یا پست چگونه بازی‌ساز شویم) همینطور حتی ابزارها و وسایلی که در مسیر شغل‌های مختلف طراحی و تولید کردم (مثل صداگذاری روی بازی کامپیوتری) هم در این وبلاگ پیش‌تر توضیح دادم. فلذا در این مطلب، اصلا و ابدا به مسیرهای شغلی اشاره نخواهم کرد.

ورود به دانشگاه

در طی این سالها، یعنی از حدود ۹۱ تا ۹۳ راه‌های زیادی رو رفتم که سرویس‌ها و نرم‌افزارهای خاصی رو طراحی کنم و خب دروغ چرا، تا حد زیادی هم رویای استیو جابز یا زاکربرگ شدن هم در سر داشتم و خب کارهای مختلفی مثل ایجاد انجمن‌های اینترنتی مختلف (ایران‌بی‌اس‌دی، ایران‌هکینتاش و …) گرفته تا برپا کردن شبکه‌های اجتماعی و نرم‌افزارهای آنلاین دیگر (اکسوال، نکست‌کلود و …) رو انجام می‌دادم. راستش این راه‌ها من رو به قول خارجی‌ها Satisfy نمی‌کرد و همچنان دنبال این بودم که یک سیستم عامل خوب بسازم!

خلاصه شد سال ۹۲ و ما از شهر بندرعباس به تهران برگشتیم. اون سال، سال پیش‌دانشگاهی من بود (و بد نیست این داستانکم رو هم پیرامونش بخونید) و اون سال، یک تصمیم بزرگ هم گرفتم. تصمیمم این شد که جبیر به جای این که مبتنی بر اوبونتو (یک توزیع از گنو/لینوکس)، یک نسخه شخصی‌سازی‌شده از FreeBSD باشه. از همین رو، شروع کردم به رفتن به IRC های مختلف، سوال پرسیدن و مستندات خوندن. بعد از چندین ماه مطالعه، وضعیت اینترنت خونه و خودم تا حد خوبی پایدار شد و بعد شروع کردم به انجام تغییرات روی کد FreeBSD.

بعد از مدتی، پروژه جبیر تا حد خوبی پیش رفت و گذشت و گذشت و من کنکور دادم (داستانی از کنکور هم اینجا نوشتم) و وقتی نتایج اومد، فهمیدم که در دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکز در رشته مهندسی کامپیوتر و گرایش سخت‌افزار قبول شدم.

شرکت در لاگ‌ها و رویدادها و آخر و عاقبت پروژه جبیر

حضور در تهران و دانشجو شدن، به من کمک کرد که وارد جامعه بشم و در رویدادهای نرم‌افزار آزاد و متن‌باز و سایر رویدادها (مثل PyCon و …) شرکت کنم. اولین رویدادی که شرکت کردم، رویدادی بود به اسم «جامعه رایانش ابری آزاد». در اون رویداد با KVM و Docker آشنا شدم و تا حد زیادی هم دانشم در زمینه Containerها و مجازی‌سازی تا حد خوبی بالا رفت.

در حاشیه شرکت در این رویدادها، بسیاری از افرادی که از انجمن اوبونتو و یا تکنوتاکس یا لینوکس‌ری‌ویو می‌شناختم رو حضوری دیدم و باهاشون آشنا شدم و حتی رفاقت‌هایی شکل گرفت. پس از مدتی، در بحثی دوستانه، تصمیم بر آن شد که پروژه جبیر کلا منحل بشه و پروژه‌ای به این بزرگی که نیازمند دانش فنی بالا، پول زیاد و همچنین حوصله فراوونه، به زمانی موکول شه که بتونم از پس حداقل یک موردش بربیام. فلذا پروژه جبیر اعلام شد که دیگه قرار نیست ادامه پیدا کنه.

اگر دوست دارید ببینید که پروژه جبیر چه شکلی بوده، می‌تونید این لینک مربوط به وب آرکایو رو هم ببینید: لینک. در ادامه، بنا به دلایلی (که در ادامه این مطلب بهش می‌پردازیم) تصمیم شد که پروژه جبیر بیشتر روی فاز سخت‌افزاری باشه و چند مطلب هم در موردش حتی نوشتم(لینک).

یادگیری روبی، ورود به حوزه سخت‌افزار و دیگر هیچ!

مهرماه ۹۳ بود که من خیلی جدی تصمیم گرفتم حداقل یک زبان برای توسعه وب رو جدی یاد بگیرم. قبل‌ترش، کتاب «از این پس پایتون» رو خونده بودم و به همین خاطر هم کمی با پایتون و فلسک آشنا بودم. دوستی یک کتاب جنگو هم برای من ارسال کرد. اما در همون هنگام در بحثی در IRC که دقیق یادم نیست مربوط به occc بود یا لاگ کرج، دوستی به من پیشنهاد کرد که روبی و روبی‌آن‌ریلز رو یاد بگیرم. در ادامه‌ش، توصیه کرد که حتما با دیتابیس‌ها آشنا شم و کمی هم مهندسی نرم‌افزار یاد بگیرم.

من هم این توصیه رو عملی کردم و شروع کردم به خوندن روبی. شاید باورتون نشه ولی از اونجایی که دیدم زبون روبی، خیلی در ایران زبون روتینی نیست و خیلی‌ها باهاش غریبه‌ند، تصمیم گرفتم دانش خودم رو در قالب یک کتاب الکترونیکی دربیارم و خب نتیجه پس از مدت نسبتا طولانی شد کتاب آموزش روبی که به رایگان قابل دانلوده.

خب همونطوری که ابتدای متن گفتم، من گرایش سخت‌افزار بودم و حقیقتا این وسط به سرم زده بود دانش سخت‌افزاری خودم رو هم بالا ببرم. به همین خاطر ترم ۳ یا ۴ که بودم، قبل از این که به مدار منطقی برسم، خودخوان شروعش کردم. برام جالب بود و خب در عین حال ریاضیات گسسته هم برای من داشت مرور می‌شد. این مرور، در کنار دانش مدار منطقی من رو وادار کرد که کمی بیشتر بخوام در این حوزه ورود کنم. به همین خاطر، معماری کامپیوتر و ریزپردازنده رو هم حتی پیش از این که درسم بهشون برسه، مطالعه کردم.

وقتی به نتایج جالبی رسیدم، تصمیم گرفتم دوباره دانشم رو با مردم به اشتراک بذارم. به همین خاطر، این بار هم محتوا رو به زبون انگلیسی تولید کردم (لینک) و به رایگان در نسخه انگلیسی همین وبلاگ منتشرش کردم. خلاصه که اینجا تموم نمیشه. در اون سالها، بازار «اینترنت چیزها» یا IoT هم داغ بود و خب طبیعتا شروع کردم به یادگیری آردوینو، رزبری‌پای و … و پروژه‌های جالبی هم با اونها انجام دادم. البته خیلی از این پروژه‌ها رو هنوز که هنوزه عمومی نکردم.

خلاصه این مورد هم گذشت و رسیدیم به شهریور ۹۶. یعنی جایی که من خیلی جدی و رسمی وارد بازار کار شدم.

ورود به بازار کار

در تیرماه ۹۶، در رویدادی شرکت کردیم که مرتبط با فعالان صنعت بازی رایانه‌ای بود. این رویداد، به طور خاص به آهنگسازان و مهندسین صدا اختصاص داشت و خب بخاطر علاقه شخصیم به موسیقی، در این رویداد شرکت کردم. آخر رویداد گپ و گفتی با سخنران رویداد داشتم که باعث شد شخصی بیاد خودش رو معرفی کنه و بگه که تیمشون نیاز به آهنگساز داره. پس از مدتی، مدیر استودیو به من پیام داد و گفت بازی‌ای در ژانر کودکه و خب نمی‌دونم چی شد که اون موقع، این بحث ادامه پیدا نکرد.

اما شهریور ۹۶ یکی از دوستانی که در همون استودیو مشغول بود، برای یک بازی دیگر من رو دعوت کرد به همکاری. یک مصاحبه ریزی داشتیم و پس از اون مصاحبه، قرار شد من برم و همکاری کنم. پس از این ماجرا، من رسما وارد اکوسیستم و بازار کار شدم تا به امروز.

سخن آخر

خب، در این مطلب هم مثل مطلب قبلی حجم خوبی از خاطرات من رو شاهد بودید. کل حرفی که می‌خواستم بزنم این بود که دوستان، از تجربه کردن و حتی شاخه شاخه پریدن؛ نترسید. این پرش‌ها به خودی خود باعث میشن که شما در کارتون – حتی کارهای فریلنسری و پروژه‌ای – به شدت موفق‌تر عمل کنید. یادتون باشه که زندگی، فان‌تر از اونیه که بخواید با زیادی جدی گرفتن؛ خرابش کنید.

موفق باشید 🙂

مدتی میشه که در جامعه بینایی ماشین، دارم به صورت خیلی جدی در مورد بینایی‌ماشین و ملزوماتش، تولید محتوا می‌کنم. از همین رو، تصمیم گرفتم که در قالب این پست وبلاگی، در مورد این که بینایی ماشین چیه و کجا کاربرد داره و چرا باید بلدش باشیم و از کجا باید شروع کنیم؛ بنویسم.

این مطلب، اصلا و ابدا قرار نیست «آموزش» باشه و همونطوری که ابتدای مطلب گفتم، صرفا «نقشه راه» برای شماست.

بینایی ماشین چیه؟

بینایی ماشین در واقع یکی از شاخه‌های علوم کامپیوتر محسوب میشه که هدفش، اینه که پردازش و درک تصاویر دیجیتال رو ساده‌تر کنه. بینایی ماشین در ترکیب با هوش مصنوعی، رباتیکز و سایر شاخه‌های مرتبط با علوم و یا مهندسی کامپیوتر، می‌تونه به بهبود زندگی افراد کمک شایسته‌ای کنه.

شاخه‌های زیادی برای بینایی ماشین داریم اعم از تشخیص چهره، تشخیص متن، خواندن نویسه‌های نوری (OCR)، واقعیت افزوده، واقعیت مجازی و … . هرکدوم از این شاخه‌ها، تخصص‌های خاص خودش رو می‌طلبه که در ادامه مطالب بهش خواهیم پرداخت.

کجا کاربرد داره؟

کاربردهای بینایی ماشین، می‌تونه در بسیاری از جاها باشه. نمونه‌ش مثلا همین پروژه‌ای که من زده بودم:

همونطور که می‌بینید، این پروژه برای اندازه‌گیری اشیاء مختلف با کمک بینایی ماشین ساخته شده بود. همچنین، یک پروژه دیگر این بود که حروف اشاره (که مورد استفاده ناشنوایانه) رو تشخیص میداد. در دنیای امروز تقریبا در هر جایی که کوچکترین استفاده‌ای از تصویر میشه، مثل ویرایش و ساخت تصویر؛ تشخیص اقلام درون تصویر و …؛ بینایی ماشین داره در ابعاد وسیعی استفاده میشه.

چرا باید بلدش باشیم؟

بایدی وجود نداره. یادگیریش به عنوان یک مهارت، کاملا میتونه شما رو به یک پروژه خفن، کار یا پول نزدیک کنه. حتی اگر قصد ندارید در این زمینه کار کنید هم می‌تونید با یادگیری بینایی ماشین به سادگی برای خودتون یک تفریح سالم بسازید.

از کجا شروع کنیم؟

خب مهم‌ترین بخش این مطلب دقیقا همینجاست که قراره با هم یاد بگیریم که چه پیش‌نیازهایی برای یادگیری بینایی ماشین وجود داره. هر پیش‌نیاز رو با هم کمی بررسی خواهیم کرد 🙂

• برنامه‌نویسی پایتون: از اونجایی که پایتون زبان ساده‌ایه و اکثر آدمها دنبال یادگیریشن (و این یعنی منابع آموزشی خیلی خوبی براش هست) بهتره که پایتون رو تا حد خوبی یاد بگیرید. حد خوب، یعنی حدی که شما بتونید یک نرم‌افزار ساده ولی کاربردی رو باهاش توسعه بدید (مثلا یه ماشین حساب یا چیزی مشابه اون).
• مقدمات یادگیری ماشین: بینایی ماشین به شکلی یکی از زیرمجموعه‌های هوش مصنوعی محسوب میشه. این نشون میده که اگر شما به الگوریتم‌ها و تئوری یادگیری ماشین و … آشناییت کافی داشته باشید، می‌تونید در این فیلد هم پیشرفت قابل توجهی کنید. گذشته از این، یادگیری ماشین می‌تونه بهتون در «هوشمندسازی» بیشتر نرم‌افزارهای بینایی ماشین کمک کنه.
• آشنایی مختصر با جاوا یا سی++: از اونجایی که پایتون یک زبان مفسری محسوب میشه، ممکنه خیلی‌جاها (مثلا در یک برد آردوینو) نتونیم مستقیم ازش استفاده کنیم و همچنین استفاده ازش پیچیدگی خاصی به همراه داشته باشه؛ بهتره یک زبان سطح پایین‌تر مثل سی++ هم کمی آشنا باشیم. همچنین اگر قصد این رو دارید که اپلیکیشن تلفن همراه بنویسید که از بینایی ماشین استفاده می‌کنه، بد نیست دستی هم در جاوا داشته باشید.
• آشنایی با سخت‌افزارها و سیستم‌های نهفته (Embedded Systems): یکی از کاربردهای عظیم بینایی ماشین، فعالیت‌های Surveillance می‌تونه باشه (البته این که این فعالیت‌ها بد یا خوب هستند بحث جداییه). یکی از نمونه‌هاش می‌تونه «سیستم حضور و غیاب با تشخیص چهره» باشه، یا حتی «دفترچه تلفن هوشمند» و … 🙂 به همین دلیل، بد نیست که کمی با سیستم‌های نهفته و سخت‌افزارهایی مثل Jetson Nano و Raspberry Pi آشنایی داشته باشید.
• آشنایی با لینوکس: این واقعا نیاز به توضیح خاصی نداره، روایت داریم اگر لینوکس بلد نیستی، برنامه‌نویس نیستی 🙄

لیست بالا به شما کمک می‌کنه که محکم‌تر در زمینه بینایی ماشین، قدم بردارید. هرجاش رو که بلد نباشید می‌تونید با جستجو پیداش کنید و یاد بگیرید و از یادگیری، لذت ببرید 🙂

سخن آخر

از این که وقت گذاشتید و این مطلب رو خوندید ممنونم. در آینده، در قالب پست‌های وبلاگ در مورد پروژه‌های بینایی ماشین و سایر پروژه‌های باحال، صحبت خواهم کرد. امیدوارم که این مطلب مفید فایده واقع شده باشه و وقتی که براش گذاشتید ارزشش رو داشته باشه.

خیلی از افرادی که این روزها، میخوان پروژه‌هایی در حوزه‌های مختلف هوش مصنوعی مثل یادگیری ماشین، یادگیری عمیق، علوم داده و … انجام بدن یک گلوگاه بسیار بزرگ دارند و اون «داده» است. خیلی‌ها واقعا نمی‌دونن از کجا می‌تونن داده‌های مناسب پروژه‌هاشون به دست بیارن. در این مطلب، قراره که این موضوع رو پوشش بدم.

منابع مناسب داده برای پروژه‌های شما

در این بخش، با هم چندین منبع مناسب برای پیدا کردن داده رو بررسی خواهیم کرد. فقط قبل از هرچیز این رو بگم که این منابع می‌تونن تغییر کنن در طول زمان پس هرچه که در این مطلب بیان شده رو در مرداد ۱۴۰۰ معتبر بدونید و اگر مدتی بعد از انتشار این مطلب دارید مطالعه‌ش می‌کنید، با جست‌وجو و پرس‌وجو در مورد این منابع، اطلاعات به‌روزتر دریافت کنید.

Kaggle

وبسایت کگل، یک محیط تقریبا مشابه شبکه‌های اجتماعی برای دانشمندان داده و متخصصین هوش مصنوعی به حساب میاد. در این وبسایت شما می‌تونید مجموعه داده (Dataset) های خوبی رو پیدا کنید. همچنین، می‌تونید کارهایی که ملت روی اون داده‌ها انجام دادن رو در قالب Kaggle Kernel (به نوعی همون جوپیتر نوت‌بوک خودمون) ببینید و یا کارهای خودتون هم به اشتراک بذارید.

برای دسترسی به کگل، می‌تونید روی این لینک کلیک کنید.

Academic Torrents

این وبسایت هم وبسایت جالبیه (و به نوعی مرتبط با بخش بعدی). در واقع هر حرکت آکادمیکی که زده شده و اطلاعاتش هم همزمان منتشر کردند رو در خودش داره. چرا؟ چون جست و جو در محتوای آکادمیک نسبتا سخته و این وبسایت اون کار رو براتون راحت کرده. همچنین یک بخش خوبی برای مجموعه‌داده (لینک) هم در این وبسایت در نظر گرفته شده.

برای دسترسی به این وبسایت، می‌تونید از طریق این لینک اقدام کنید.

وبسایت دانشگاه‌ها

همونطوری که در بخش قبلی گفتم، بسیاری از دانشگاه‌ها (و در کل، فضاهای آکادمیک) تحقیقات زیادی انجام میدن و داده‌های اون تحقیقات رو هم معمولا منتشر می‌کنن. چرا که یکی از اصول مطالعات آماری، اینه که داده‌ها به صورت شفاف منتشر بشن (شاید دلیلش اینه که بعدها، یکی بخواد خودش اون آزمایش و مطالعه رو تکرار کنه و …).

به همین خاطر، وبسایت دانشگاه‌ها – چه ایرانی و چه خارجی – می‌تونه محل خوبی باشه برای مراجعه و پیدا کردن داده‌های خوب برای مطالعه.

دیتاست‌های متن‌باز شرکت‌ها

بسیاری از شرکت‌های بزرگ مثل گوگل، فیسبوک، آمازون و …، میان و حجم خوبی از داده‌هایی که قبل‌تر در تحقیقاتشون استفاده کردند رو به صورت اوپن‌سورس، منتشر می‌کنن. پیدا کردن این دیتاست‌ها هم اصلا کار سختی نیست.

برای مثال، در این لینک می‌تونید دیتاست‌های گوگل رو ببینید. یکی از نمونه‌هایی که خود گوگل اینجا مطرح کرده، دیتاست مرتبط با بیماری کووید-۱۹ است. (لینک)

چرا این شرکت‌ها، دیتاست‌ها رو منتشر می‌کنن؟ باز هم میگم دقیقا به همون دلیلی که دانشگاه‌ها منتشر می‌کنن. شاید افراد یا سازمان‌هایی باشن که بخوان تحقیقات و مطالعات رو برای خودشون تکرار کنند و یا نتیجه آزمایشات و … رو صحت‌سنجی کنند.

خزیدن (Crawling) صفحات وب

خب، بعضی وقتا هم داده‌ای که ما نیاز داریم، توسط شرکت‌ها یا دانشگاه‌ها منتشر نشده. پس در این حالت چه کار می‌کنیم؟ اگر داده مورد نظر، در اینترنت موجود باشه، می‌تونیم یک خزنده (Crawler) بسازیم و با اون کارمون رو پیش ببریم.

در بسیاری از زبان‌های برنامه‌نویسی و چارچوب‌هاشون، ابزارهای بسیار خوبی برای کراول کردن صفحات وب وجود داره. یکی از بهترین نمونه‌هاش میتونه BeautifulSoup در پایتون باشه. در مطالب بعدی، احتمالا با استفاده از این ابزار، یک خزنده برای وبسایت‌های مختلف خواهیم نوشت.

دوربین، میکروفن، حرکت!

اگر داده‌های مورد نیاز ما حتی به شکلی که بتونیم کراول کنیم موجود نبود چی؟ ساده‌ست. ابزارهای ورودی خوبی برای کامپیوتر وجود داره که می‌تونه بهمون کمک کنه تا داده مورد نظر رو جمع‌آوری کنید.

گذشته از این، دوربین تلفن‌های همراه، می‌تونه منبع خوبی باشه برای جمع آوری تصاویر(پروژه‌های بینایی ماشین و …)، میکروفن‌های استودیویی برای دریافت صدا خوبن. اگر نیاز به دیتایی مثل گرما یا رطوبت نیاز دارید، طراحی مداری که این داده رو از محیط بخونه و روی دیتابیس خاصی ذخیره کنه کار سختی نیست.

جمع‌بندی

پروژه‌های هوش مصنوعی به ذات سخت نیستند. چیزی که اونها رو سخت می‌کنه، همین دیتای ورودی و تمیزکاری و مرتب کردنشه. بعضی وقتا داده‌های ما کم هستند و ما مجبور خواهیم شد که Data augmentation انجام بدیم. بعضی وقتا ممکنه نویز به قدری زیاد باشه که اصلا مرحله جمع‌آوری دیتا رو مجبور بشیم دوباره از نو انجام بدیم و … .

خلاصه هدف از این مطلب این بود که اگر پا در این عرصه گذاشتید، بدونید همیشه جایی هست که بتونید بدون مشکل، داده‌هایی رو دریافت و در پروژه‌تون استفاده کنید و از بابت نویز و …، خیالتون تا حد خوبی راحت باشه.