کتاب صوتی مدل‌سازی پیشرفته ترک تحصیل: از داده‌های جدولی تا قدرت شبکه‌های عصبی گراف‌محور

📚 کتاب آموزشی جامع

📚 اطلاعات کتاب

عنوان کتاب: کتاب مدل‌سازی پیشرفته ترک تحصیل: از داده‌های جدولی تا قدرت شبکه‌های عصبی گراف‌محور

موضوع کلی: هوش مصنوعی در آموزش

موضوع میانی: پیش‌بینی ترک تحصیل دانش‌آموزان با هوش مصنوعی

📋 سرفصل‌های کتاب (100 موضوع)

• 1. مقدمه و مبانی
• 2. هوش مصنوعی در آموزش: فرصت‌ها و چالش‌ها
• 3. معضل ترک تحصیل: ابعاد اجتماعی و اقتصادی
• 4. رویکردهای سنتی برای شناسایی دانش‌آموزان در معرض خطر
• 5. نقش تحلیل داده و یادگیری ماشین در پیش‌بینی ترک تحصیل
• 6. معرفی مقاله الهام‌بخش دوره: مقایسه مدل‌های جدولی و گراف‌محور
• 7. اهداف دوره و نقشه راه یادگیری
• 8. اخلاق در هوش مصنوعی آموزشی: حریم خصوصی و سوگیری داده‌ها
• 9. مجموعه داده‌های مورد استفاده: معرفی و بررسی ویژگی‌ها
• 10. راه‌اندازی محیط توسعه: پایتون، TensorFlow و PyTorch Geometric
• 11. مروری بر کتابخانه‌های کلیدی: Pandas, Scikit-learn, NetworkX
• 12. بخش اول: پیش‌پردازش و مهندسی ویژگی
• 13. جمع‌آوری و پاکسازی داده‌های آموزشی
• 14. تحلیل اکتشافی داده‌ها (EDA) برای درک عوامل ترک تحصیل
• 15. شناسایی و مدیریت داده‌های گمشده
• 16. کدگذاری متغیرهای دسته‌ای: One-Hot Encoding و Label Encoding
• 17. استانداردسازی و نرمال‌سازی ویژگی‌های عددی
• 18. مهندسی ویژگی: خلق متغیرهای جدید از داده‌های موجود
• 19. تحلیل همبستگی و انتخاب ویژگی‌های تأثیرگذار
• 20. کاهش ابعاد با تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA)
• 21. چالش داده‌های نامتوازن و روش‌های مقابله با آن
• 22. تکنیک‌های نمونه‌برداری: SMOTE و Undersampling
• 23. بخش دوم: مدل‌سازی با داده‌های جدولی (Tabular Models)
• 24. مقدمه‌ای بر یادگیری نظارت‌شده برای طبقه‌بندی
• 25. مدل‌های پایه: رگرسیون لجستیک به عنوان خط مبنا
• 26. درخت تصمیم و جنگل تصادفی برای پیش‌بینی ترک تحصیل
• 27. ماشین‌های بردار پشتیبان (SVM) و کاربرد آن
• 28. مقدمه‌ای بر شبکه‌های عصبی مصنوعی (ANN)
• 29. نورون، لایه، و تابع فعال‌سازی: بلوک‌های سازنده شبکه‌های عصبی
• 30. معرفی پرسپترون چندلایه (MLP) برای داده‌های جدولی
• 31. تابع زیان (Loss Function) و بهینه‌سازها (Optimizers)
• 32. الگوریتم پس‌انتشار خطا (Backpropagation) به زبان ساده
• 33. ساخت اولین مدل MLP با Keras/TensorFlow
• 34. آموزش و اعتبارسنجی مدل MLP
• 35. جلوگیری از بیش‌برازش (Overfitting): تکنیک‌های تنظیم‌گری (Regularization)
• 36. تنظیم هایپرپارامترها برای بهینه‌سازی مدل‌های جدولی
• 37. ارزیابی عملکرد مدل‌های جدولی: ماتریس درهم‌ریختگی
• 38. متریک‌های ارزیابی: دقت، صحت، یادآوری و F1-Score
• 39. منحنی ROC و سطح زیر منحنی (AUC)
• 40. مطالعه موردی: پیاده‌سازی کامل یک مدل جدولی برای پیش‌بینی ترک تحصیل
• 41. بخش سوم: گذار به داده‌های گراف‌محور
• 42. چرا داده‌های جدولی به تنهایی کافی نیستند؟ قدرت روابط
• 43. مبانی نظریه گراف: گره، یال، و همسایگی
• 44. نمایش داده‌های دانش‌آموزان به صورت گراف: گره‌ها به عنوان دانش‌آموزان
• 45. مدل‌سازی روابط: یال‌ها به عنوان تعاملات اجتماعی یا تحصیلی
• 46. انواع گراف: جهت‌دار، بی‌جهت، وزن‌دار
• 47. ویژگی‌های گره (Node Features): اطلاعات دموگرافیک و تحصیلی
• 48. ویژگی‌های یال (Edge Features): نوع و شدت تعاملات
• 49. ساخت گراف دانش‌آموزی از داده‌های خام
• 50. معرفی کتابخانه NetworkX برای تحلیل و بصری‌سازی گراف
• 51. معیارهای مرکزیت در گراف: درجه، بینابینی و نزدیکی
• 52. تحلیل ساختار اجتماعی مدرسه با استفاده از گراف
• 53. بخش چهارم: شبکه‌های عصبی گراف (GNN)
• 54. مقدمه‌ای بر یادگیری عمیق روی گراف‌ها
• 55. شهود پشت شبکه‌های عصبی گراف: یادگیری از همسایگان
• 56. پارادایم انتشار پیام (Message Passing)
• 57. توابع تجمیع (Aggregation Functions): Sum, Mean, Max
• 58. لایه کانولوشن گراف (Graph Convolutional Layer)
• 59. شبکه‌های کانولوشن گراف (GCN): تئوری و کاربرد
• 60. شبکه‌های توجه گراف (GAT): وزن‌دهی به اهمیت همسایگان
• 61. معرفی کتابخانه‌های تخصصی GNN: PyTorch Geometric و DGL
• 62. ساخت یک مدل GCN ساده با PyTorch Geometric
• 63. وظیفه طبقه‌بندی گره (Node Classification): پیش‌بینی وضعیت هر دانش‌آموز
• 64. آماده‌سازی داده‌های گراف برای مدل GNN
• 65. پیاده‌سازی یک مدل GAT برای پیش‌بینی ترک تحصیل
• 66. آموزش و ارزیابی مدل‌های GNN
• 67. مقایسه معماری‌های مختلف GNN برای مسئله ترک تحصیل
• 68. چالش‌های خاص در آموزش GNN: بیش‌هموارسازی (Over-smoothing)
• 69. استفاده از ویژگی‌های یال در مدل‌های GNN
• 70. بخش پنجم: مقایسه، تفسیرپذیری و استقرار
• 71. چارچوب مقایسه مدل‌ها: عملکرد، پیچیدگی و تفسیرپذیری
• 72. مقایسه کمی: ارزیابی مدل‌های جدولی در مقابل مدل‌های گراف‌محور
• 73. تحلیل کیفی: چه زمانی مدل‌های گراف برتری دارند؟
• 74. مقدمه‌ای بر هوش مصنوعی قابل توضیح (XAI)
• 75. تفسیرپذیری مدل‌های جدولی: SHAP و LIME
• 76. تفسیرپذیری مدل‌های GNN: درک تصمیمات مبتنی بر همسایگی
• 77. شناسایی عوامل کلیدی خطر با استفاده از مدل‌های تفسیرپذیر
• 78. از پیش‌بینی تا مداخله: تبدیل خروجی مدل به اقدامات عملی
• 79. چالش‌های استقرار (Deployment) مدل‌های پیش‌بینی در مدارس
• 80. معماری استقرار: ساخت یک API برای سرویس‌دهی مدل
• 81. مانیتورینگ و نگهداری مدل در محیط عملیاتی
• 82. مقابله با انحراف مفهوم (Concept Drift) در داده‌های دانش‌آموزان
• 83. بازآموزی مدل: چه زمانی و چگونه؟
• 84. بخش ششم: موضوعات پیشرفته و آینده‌پژوهی
• 85. مدل‌های ترکیبی: ادغام ویژگی‌های جدولی و ساختار گراف
• 86. ادغام داده‌های زمانی: استفاده از مدل‌های بازگشتی (RNN/LSTM) با داده‌های دانش‌آموزان
• 87. شبکه‌های عصبی گراف زمانی (Temporal GNNs) برای تحلیل پویای رفتار
• 88. یادگیری خودنظارتی (Self-Supervised Learning) روی گراف‌ها
• 89. کاربردهای دیگر GNN در آموزش: توصیه‌گر دوره، تحلیل همکاری گروهی
• 90. ملاحظات اخلاقی پیشرفته: عدالت و کاهش سوگیری در مدل‌ها
• 91. چالش‌های مقیاس‌پذیری: کار با گراف‌های بسیار بزرگ
• 92. آینده هوش مصنوعی در تشخیص زودهنگام دانش‌آموزان در معرض خطر
• 93. جمع‌بندی نهایی و مرور دستاوردهای دوره
• 94. پروژه نهایی: طراحی، پیاده‌سازی و مقایسه یک سیستم کامل پیش‌بینی ترک تحصیل