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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Tony Wong


PLAN DE COURS

Hiver 2024
GOL717 : Conception de systèmes prédictifs pour l’entreprise (3 crédits)





Préalables
Programme(s) : 7095,7495
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    MAT350    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 33,0 % 67,0 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours

À la fin de ce cours, l’étudiant ou l'étudiante sera en mesure de concevoir des systèmes prédictifs destinés aux entreprises de production de biens et services. L’environnement moderne de production exige des solutions qui anticipent l’évolution du marché tout en identifiant les paramètres qui contribuent à l’amélioration de la productivité. Les systèmes prédictifs permettent la prédiction des résultats futurs en évaluant des ensembles de données historiques et transactionnelles.

Conception par intégration et adaptation : méthode factorielle, méthode de transformation orthogonale, correspondances multiples, modèle régressif, apprentissage par arbre de décision. Technologies de classification automatique : naïve Bayes, K plus proches voisins, réseaux de neurones et machines à vecteurs de support.

Critères de conception : méthodes d’apprentissage supervisé et non supervisé. Sur-apprentissage et sous-apprentissage. Apprentissage paramétrique et non paramétrique. Apprentissage profond.

Séances de laboratoire axées sur la conception de systèmes prédictifs pour le secteur manufacturier et des services. Création d’outils de prédiction par la sélection et l’adaptation et l’extension des techniques vues en classe.




Objectifs du cours

Les séances de cours et de laboratoire seront dédiées à la conception et à l’application de solutions utilisant les technologies d’analyse de données et d’apprentissage automatique. Cette approche permettra aux étudiants d’apprendre et d’appliquer les étapes de conception dans la réalisation de systèmes prédictifs orientés vers les besoins de l’entreprise. Plus spécifiquement, au terme de ce cours, les étudiants devront être capables :

  • De réaliser différentes analyses exploratoires multidimensionnelles avec des données numériques et nominales;
  • De reconnaître les éléments d’un système prédictif;
  • De réaliser les interconnexions logiques entre l’analyse de données et l’apprentissage automatique;
  • D’adapter ces technologies de l’intelligence artificielle au secteur manufacturier et des services;
  • De concevoir des systèmes prédictifs à l’aide d’une plateforme infonuagique;
  • De déployer ces systèmes prédictifs.



Stratégies pédagogiques

39           heures de cours

24           heures de laboratoires

3 heures de travail personnel par semaine

 

La lecture et la compréhension des notes de cours est obligatoire pour la réussite de ce cours.

 

Trois (3) heures de cours par semaine. Les séances de cours sont des moments privilégiés pour présenter et expérimenter différentes techniques de conception. Les difficultés rencontrées et les approches de contournement seront discutées afin d’identifier les solutions les plus efficientes.

 

Deux (2) heures de laboratoire par semaine serviront à poursuivre l’expérimentation et l’application des techniques de conception. Les solutions identifiées en classe seront déployées. Les résultats obtenus seront analysés et discutés.

 




Utilisation d’appareils électroniques

Apporter votre ordinateur portable en classe et aux séances de laboratoire.

Pas d'enregistrement audio/vidéo sans autorisation de l'enseignant.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 18:00 - 20:00 Laboratoire
Jeudi 18:00 - 21:30 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Tony Wong Activité de cours Tony.Wong@etsmtl.ca A-3633
01 Tony Wong Laboratoire Tony.Wong@etsmtl.ca A-3633



Cours
Section Sujets traités Heures

1

 

Analyse de données - préliminaire
  • Introduction au cours (contexte, références, matière couverte)
  • Rappel: quelques éléments d'algèbre linéaire et de statistique
    • Transformation linéaire;
    • Valeurs propres et vecteur propres;
    • Matrices semi-définie positive;
    • Variance, covariance et corrélation;
    • Matrice de covariance.
  • Éléments de base en analyse de données
    • Données centrées et réduites;
    • Nuages des individus;
    • Nuage des variables.

Ces concepts et notions seront utilisés dans toutes les autres sections de ce cours.

Les applications numériques seront effectuées avec Excel à l'aide du complément d'algèbre linéaire matrix.xla.

3

04 janvier

2

Analyse en composantes principales (ACP)
  • But et contexte d'application;
  • Démarche intuitive;
  • Détails techniques;
  • Jargons:
    • Factors, factor loading, components loadings, factor scores, etc.
  • Étapes de calculs;
  • Exemples numériques.

Techniques d'interprétation des résultats

  • Projection des individus dans l'espace des variables;
  • Statistique T2 de Hotelling;
  • Qualité de représentation Cos2;
  • Contribution des individus - des variables;
  • Cercle de corrélation.

Les applications numériques sur Excel et sur Google Colab en R.

6

11 javier

et

18 janvier

3

Analyse factorielle des correspondances (AFC)
  • But et contexte d'application;
  • Démarche intuitive;
  • Détails techniques
    • Décomposition orthogonale par SVD;
    • Coordonnées des facteurs:
      • standards;
      • principales.
  • Étapes de calcul;
  • Exemples numériques.

Techniques d'interprétation des résultats

  • Géométrie des coordonnées principales;
  • Distance par rapport à l'origine;
  • Inertie d'un point, d'une composante;
  • Contribution d'un point;
  • Qualité de représentation Cos2.

Les applications numériques seront effectuées sur Google Colab en R.

6

25 janvier

et

01 février

4

Modèles classiques de régression

  • But et contexte d'application;
  • Démarche intuitive;
  • Régression
    • multiple;
    • logistique;
  • Analyse discriminante;
  • Exemples numériques.

Les applications numériques seront effectuées avec Stagraphics et R.

3

08 février

5 INTRA

3

15 février

6

Conception de modèles prédictifs - survol du processus
  • Apprentissage et validation;
  • Données pour l'apprentissage et validation;
  • Caractéristiques et cibles;
  • Généralisation, précision et justesse;

Microsoft Azure ML

  • Compte Azure et son portail;
  • Création d'un espace de travail;
  • Azure ML Studio;
  • Exemple d'utilisation
    • Jeu de données;
    • Modules;
    • Paramètres des modules;
    • Expériences;
    • Modèles prédictifs;
    • Apprentissage et évaluation.

La conception et l'application des modèles prédictifs se feront à l'aide d'Azure Machine Learning Studio un environnement infonuagique de Microsoft.

3

22 février

7

Conception de modèles prédictifs et mesures de performance

Modèles

  • Arbres et forêt d'arbres décisionnels;
  • Naïve Bayes;
  • K-means;
  • Machines à vecteurs de support.
  • Réseaux de neurones;
  • Apprentissage profond.

Mesures

  • Justesse;
  • Perte logistique;
  • AUC ROC;
  • Matrice de confusion
  • MAE, MSE.

3

29 février

8

Étapes de conception
  • Préparation du jeu de données;
  • Apprentissage du modèle prédictif:
    • Hold out;
    • Validation croisée.
  • Évaluation du modèle prédictif;
  • Test du modèle prédictif;
  • Déploiement du modèle prédictif sous forme d'un service WEB;
  • Test du service WEB.

Les étapes de conception seront présentés à l'aide d'Azure Machine Learning un environnement infonuagique de Microsoft.

6

14 mars

et

21 mars

9

Intégration avec Power Platform
  • Survol de Power Plaform
  • Utilisation des modèles prédictifs déployés dans:
    • Power BI;
    • Power Automate.

Les étapes d'intégration seront présentées à l'aide de Power BI et de Power Automate de Microsoft.

6

28 mars

et

11 avril

  Total 39



Laboratoires et travaux pratiques

Durant les séances de laboratoire, les étudians doivent oeuvrer, au sein d’une équipe, dans des scénarios de conception, realisation et implantation intégrant les technologies en analyse de données et en apprentissage automatique. Ils doivent appliquer et comparer la performance des modèles prédictifs conçus pour répondre aux besoins des organisations et entreprises. Ils sont aussi intégrer les modèles prédictifs déployés dans des outils d'automatisation des processus d'affaire.




Utilisation d'outils d'ingénierie
  • Microsoft Excel;
    • matrix.xla;
  • Google Colab en R:
    • FactoMineR et factoextra;
  • Microsoft Machine Learning Studio;
  • Microsoft Power BI;
  • Microsoft Power Automate.



Évaluation
Activité Description %

Devoir #1

Sur l'ensemble des six premiers cours (analyse des données).

25

Intra

Sur l'ensemble des six premiers cours (analyse des données).

25

Labos

Sur l'ensemble des six derniers cours (modèles prédictifs). 

15

Quiz

Questions portant sur le contenu des laboratoires. 

5

Final L'examen final est d’une durée de trois heures avec documentation permise. L’examen final porte sur l’ensemble des six derniers cours.

30




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 15 février 2024



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Une pénalité de 10 % par jour sera imposée à tous travaux en retard.




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Infractions de nature académique
À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page "Citer, pas plagier !" (https://www.etsmtl.ca/Etudes/citer-pas-plagier). Les clauses du règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS (« Règlement ») s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique) pour identifier les actes qui constituent des infractions de nature académique au sens du Règlement ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par l’enseignant(e) du cours.



Documentation obligatoire
  • Documentation disponible sur le site Moodle du cours.
  • Husson F., Lê, S. et Pagès, J. (2016). Analyse de données avec R, 2e édition, Presses Universitaires de
    Rennes. ISBN :978-2-7535-4869-5.

            ou

  • Asselin de Beauville, J.-P., Varin, S. (2014). Initiation au logiciel R : premiers pas en analyse de données. Academia-L'Harmattan. ISBN : 978-2-8061-0196-9.



Ouvrages de références

Analyse exploration des données

  • Francois Husson, Sebastien Le (Author) & Jérôme Pagès, (2017), Exploratory Multivariate Analysis by Example Using R, Chapman and Hall, 262 pages, ISBN-10: 1138196347
  • Alain Morineau, Yves-Marie Chatelin, Bernard Goldfarb & Catherine Pardoux, (2005), L'analyse statistique des données : apprendre, comprendre et réaliser avec Excel, Ellipse Édition, 407 pages, ISBN-10 : 2729823034
  • Brigittes Escofier, Jérôme Pagès, (2016), Analyses factorielles simples et multiples, Dunod, 400 pages, ISBN-10: 2100041274
  • Ludovic Lebart, Marie Piron et Alain Morineau (2006), Statistique exploratoire multidimensionnelle, Dunod, 480 pages, ISBN-10: 2100496166

Apprentissage automatique

  • Andriy Burkov, (2019), The Hundred-Page Machine Learning Book, 160 pages, ISBN-10: 199957950X
  • Tom Mitchell, (1997), Machine Learning, McGraw-Hill, 352 pages, ISBN-10: 0071154671
  • Trevor Hastie Robert Tibshirani & Jerome Friedman, (2008), The elements of statistical learning: data mining, inference and prediction, Springer, 745 pages, ISBN-10: 0387848576
  • Yaser S. Abu-Mostafa, Malik Magdon-Ismail & Hsuan-Tien Lin, (2012), Learning from data, AMLBook, ISBN-10: 1600490069
  • Ian Goodfellow, Yoshua Bengio (Author) & Aaron Courville, (2016), Deep Learning, MIT Press, 800 pages, ISBN-10: 0262035618.

Langage R

  • R core team, (2015), An Introduction to R, Samurai Media Limited, 106 pages, ISBN-10: 9881443636
  • John Taveras, (2016), R for Excel Users: An Introduction to R for Excel Analysts, CreateSpace Independent Publishing Platform, 212 pages, ISBN-10: 1500566357

Azure Machine Learning

  • Sina Fakhraee, Balamurugan Balakreshnan, Megan Masanz, (2023).  Azure Machine Learning Engineering: Deploy, fine-tune, and optimize ML models using Microsoft Azure, Packt Publishing, 362 pages, ISBN-10 ‏: ‎ 1803239301
  • Deepak Mukunthu, Parashar Shah & Wee Hyong Tok, (2019), Practical Automated Machine Learning on Azure: Using Azure Machine Learning to Quickly Build AI Solutions, O'Reilly, 198 pages, ISBN-10: 149205559X
  • Mathew Salvaris, Danielle Dean & Wee Hyong Tok, (2018), Deep Learning with Azure: Building and Deploying Artificial Intelligence Solutions on the Microsoft AI Platform, APress, 284 pages, ISBN-10: 9781484236789

D'autres références (en-ligne) sont citées sur le site Moodle du cours.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site Moodle du cours: https://ena.etsmtl.ca/

 




Autres informations

Ne s'applique pas