Course detail

Machine Learning

FEKT-MPCN-MLRAcad. year: 2026/2027

Students will gain insight into advanced machine learning methods. They will be able to describe and compare the properties of individual approaches to data classification. They will be able to select and apply a specific approach to a given problem. They will also gain practical experience with current implementations of machine learning methods including deep learning.

Language of instruction

Czech

Number of ECTS credits

6

Mode of study

Not applicable.

Offered to foreign students

Of all faculties

Entry knowledge

- Overview of basic concepts of machine learning.

- Basic knowledge of programming, preferably in Python.

- Mathematical foundations – linear algebra (matrices, vectors), basics of differential calculus and probability.

- Fundamentals of statistics a optimization.

 

Rules for evaluation and completion of the course

During the semester, a maximum of 30 points can be obtained. For the final exam, a maximum of 70 points can be obtained.

During the semester, there will be 4 tests, each worth a maximum of 5 points; tests cannot be retaken. Additionally, assigned tasks and projects will be graded with a maximum of 10 points.

The conditions for granting course credit are as follows:
- full attendance at computer exercises (max. two excused absences),
- obtaining at least 15 points from tests.

Obtaining course credit is a condition for admission to the final exam.

The final exam will be graded with a max. of 70 points. To successfully pass the exam, it is necessary to obtain at least 35 points.  

Aims

The course aims to broaden students' understanding of advanced machine learning techniques. Participants will develop the ability to describe, analyze, and differentiate between various data classification methods. They will learn how to effectively select and implement appropriate techniques for specific problems. Furthermore, the course provides hands-on experience with the latest machine learning tools, including deep learning, enhancing their practical skillset in this field. 

 

Study aids

Not applicable.

Prerequisites and corequisites

Not applicable.

Basic literature

Chollet, F.: Deep learning v jazyku Python: Knihovny Keras, TensorFlow, Grada, 2019 (CS)

Recommended reading

Buduma N. Fundamentals of Deep Learning, O'Reilly Media, 2017 (EN)
Deisenroth,M.P, Faisal, A.A, Ong, Ch.S.:Mathematics for Machine Learning, Cambridge University Press, 2020 (EN) (EN)
Geron, A.: Hands-On Machine Learning with Scikit-Learn, Keras, and TensorFlow: Concepts, Tools, and Techniques to Build Intelligent Systems, 2. edition, O'Reilly Media (EN) (EN)
Goodfellow I., Bengio Y., Courville A., Bach F.: Deep Learning, The MIT Press, 2016 (EN)
Ch. M. Bishop: Pattern Recognition and Machine Learning, Springer, 2011 (EN)

Classification of course in study plans

  • Programme MPCN-BTB Master's 1 year of study, winter semester, compulsory, profile core courses

Type of course unit

 

Exercise in computer lab

39 hours, compulsory

Teacher / Lecturer

Syllabus

V rámci počítačových cvičení studenti prakticky implementují algoritmy strojového učení v jazyce Python s využitím knihoven scikit-learn, PyTorch a dalších.
1) Úvod do strojového učení v Pythonu, příklad jednoduchého klasifikátoru, úvod do scikit-learn.
2) Metody vyhodnocování modelů - metriky, validace modelů.
3) Redukce dimenzionality - úvod do pandas, výběr příznaků a PCA.
4) Lineární modely - lineární a polynomiální regrese, LASSO/RIDGE regrese, klasifikace s lineárními modely.
5) Duální formy a jádra - regrese, SVM.
6) Rozhodovací stromy, náhodný les a boosting.
7) Úvod do umělých neuronových sítí, úvod do PyTorch.
8) Praktický příklad hlubokého učení - klasifikace obrázků nasazená na smartphonu.
9) Hluboké učení v různých aplikacích - klasifikace obrázků, klasifikace signálů, segmentace obrázků, regrese image2image, segmentace signálů, regrese signal2signal.
10) Transformery - příklad vision transformeru, příklad predikce následujícího slova.
11) Pravděpodobnostní modely 1 - Odhad maximální věrohodnosti, odhad maximální aposteriorní pravděpodobnosti.
12) Pravděpodobnostní modely 2 - Naivní Bayesovský klasifikátor, Gaussovský model směsi, Logistická regrese. 

Regular individual preparation for activities in the semester

26 hours, optionally

Teacher / Lecturer

Syllabus

V průběhu semestru studenti vypracovávají zadané úkoly a projekty zaměřené na praktickou implementaci algoritmů strojového učení. Úkoly zahrnují programování v Pythonu, analýzu dat, trénování modelů a vyhodnocení jejich výkonnosti. Studenti samostatně implementují řešení na základě získaných znalostí z přednášek a cvičení, přičemž mohou využívat konzultace s vyučujícím. 

Individual preparation for a final exam

50 hours, optionally

Teacher / Lecturer

Syllabus

Samostudium výukových materiálů, prezentací z přednášek, materiálů ke cvičení, popř. vlastních poznámek.

Lecture

26 hours, optionally

Teacher / Lecturer

Syllabus

During computer exercises, students practically implement machine learning algorithms in Python using scikit-learn, PyTorch, and other libraries. Exercise topics are as follows: 

1) Introduction to machine learning in Python, simple classifier example, introduction to scikit-learn.
2) Model evaluation methods – metrics, model validation.
3) Dimensionality reduction - introduction to pandas, feature selection and PCA.
4) Linear models - linear and polynomial regression, LASSO/RIDGE regression, classification with linear models.
5) Dual forms and kernels - regression, SVM.
6) Decision trees, random forest and boosting.
7) Artificial neural network introduction, introduction to PyTorch.
8) Practical deep learning example - image classification deployed on smartphone.
9) Deep learning in various applications – image classification, signal classification, image segmentation, image2image regression, signal segmentation, signal2signal regression.
10) Transformers - vision transformer example, next word prediction example.
11) Probabilistic models 1 - Maximum likelihood estimation, Maximum a-posteriori estimation.
12) Probabilistic models 2 - Naive Bayes Classifier, Gaussian mixture model, Logistic regression.