Statistics, Data Mining, and Machine Learning in Astronomy

A Practical Python Guide for the Analysis of Survey Data

Author: Željko Ivezić,Andrew J. Connolly,Jacob T VanderPlas,Alexander Gray

Publisher: Princeton University Press

ISBN: 1400848911

Category: Science

Page: 552

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As telescopes, detectors, and computers grow ever more powerful, the volume of data at the disposal of astronomers and astrophysicists will enter the petabyte domain, providing accurate measurements for billions of celestial objects. This book provides a comprehensive and accessible introduction to the cutting-edge statistical methods needed to efficiently analyze complex data sets from astronomical surveys such as the Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System, the Dark Energy Survey, and the upcoming Large Synoptic Survey Telescope. It serves as a practical handbook for graduate students and advanced undergraduates in physics and astronomy, and as an indispensable reference for researchers. Statistics, Data Mining, and Machine Learning in Astronomy presents a wealth of practical analysis problems, evaluates techniques for solving them, and explains how to use various approaches for different types and sizes of data sets. For all applications described in the book, Python code and example data sets are provided. The supporting data sets have been carefully selected from contemporary astronomical surveys (for example, the Sloan Digital Sky Survey) and are easy to download and use. The accompanying Python code is publicly available, well documented, and follows uniform coding standards. Together, the data sets and code enable readers to reproduce all the figures and examples, evaluate the methods, and adapt them to their own fields of interest. Describes the most useful statistical and data-mining methods for extracting knowledge from huge and complex astronomical data sets Features real-world data sets from contemporary astronomical surveys Uses a freely available Python codebase throughout Ideal for students and working astronomers

Machine Learning and Knowledge Discovery in Databases

European Conference, ECML PKDD 2015, Porto, Portugal, September 7-11, 2015, Proceedings

Author: Albert Bifet,Michael May,Bianca Zadrozny,Ricard Gavalda,Dino Pedreschi,Francesco Bonchi,Jaime Cardoso,Myra Spiliopoulou

Publisher: Springer

ISBN: 3319234617

Category: Computers

Page: 345

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The three volume set LNAI 9284, 9285, and 9286 constitutes the refereed proceedings of the European Conference on Machine Learning and Knowledge Discovery in Databases, ECML PKDD 2015, held in Porto, Portugal, in September 2015. The 131 papers presented in these proceedings were carefully reviewed and selected from a total of 483 submissions. These include 89 research papers, 11 industrial papers, 14 nectar papers, 17 demo papers. They were organized in topical sections named: classification, regression and supervised learning; clustering and unsupervised learning; data preprocessing; data streams and online learning; deep learning; distance and metric learning; large scale learning and big data; matrix and tensor analysis; pattern and sequence mining; preference learning and label ranking; probabilistic, statistical, and graphical approaches; rich data; and social and graphs. Part III is structured in industrial track, nectar track, and demo track.

Asteroseismic Data Analysis

Foundations and Techniques

Author: Sarbani Basu,William J. Chaplin

Publisher: Princeton University Press

ISBN: 1400888204

Category: Science

Page: 352

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Studies of stars and stellar populations, and the discovery and characterization of exoplanets, are being revolutionized by new satellite and telescope observations of unprecedented quality and scope. Some of the most significant advances have been in the field of asteroseismology, the study of stars by observation of their oscillations. Asteroseismic Data Analysis gives a comprehensive technical introduction to this discipline. This book not only helps students and researchers learn about asteroseismology; it also serves as an essential instruction manual for those entering the field. The book presents readers with the foundational techniques used in the analysis and interpretation of asteroseismic data on cool stars that show solar-like oscillations. The techniques have been refined, and in some cases developed, to analyze asteroseismic data collected by the NASA Kepler mission. Topics range from the analysis of time-series observations to extract seismic data for stars to the use of those data to determine global and internal properties of the stars. Reading lists and problem sets are provided, and data necessary for the problem sets are available online. The first book to describe in detail the different techniques used to analyze the data on stellar oscillations, Asteroseismic Data Analysis offers an invaluable window into the hearts of stars. Introduces the asteroseismic study of stars and the theory of stellar oscillations Describes the analysis of observational (time-domain) data Examines how seismic parameters are extracted from observations Explores how stellar properties are determined from seismic data Looks at the “inverse problem,” where frequencies are used to infer internal structures of stars

Essential Radio Astronomy

Author: James J. Condon,Scott M. Ransom

Publisher: Princeton University Press

ISBN: 1400881161

Category: Science

Page: 376

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Essential Radio Astronomy is the only textbook on the subject specifically designed for a one-semester introductory course for advanced undergraduates or graduate students in astronomy and astrophysics. It starts from first principles in order to fill gaps in students' backgrounds, make teaching easier for professors who are not expert radio astronomers, and provide a useful reference to the essential equations used by practitioners. This unique textbook reflects the fact that students of multiwavelength astronomy typically can afford to spend only one semester studying the observational techniques particular to each wavelength band. Essential Radio Astronomy presents only the most crucial concepts—succinctly and accessibly. It covers the general principles behind radio telescopes, receivers, and digital backends without getting bogged down in engineering details. Emphasizing the physical processes in radio sources, the book's approach is shaped by the view that radio astrophysics owes more to thermodynamics than electromagnetism. Proven in the classroom and generously illustrated throughout, Essential Radio Astronomy is an invaluable resource for students and researchers alike. The only textbook specifically designed for a one-semester course in radio astronomy Starts from first principles Makes teaching easier for astronomy professors who are not expert radio astronomers Emphasizes the physical processes in radio sources Covers the principles behind radio telescopes and receivers Provides the essential equations and fundamental constants used by practitioners Supplementary website includes lecture notes, problem sets, exams, and links to interactive demonstrations An online illustration package is available to professors

Data Science mit Python

Das Handbuch für den Einsatz von IPython, Jupyter, NumPy, Pandas, Matplotlib und Scikit-Learn

Author: Jake VanderPlas

Publisher: MITP-Verlags GmbH & Co. KG

ISBN: 3958456979

Category: Computers

Page: 552

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Die wichtigsten Tools für die Datenanalyse und-bearbeitung im praktischen Einsatz Python effizient für datenintensive Berechnungen einsetzen mit IPython und Jupyter Laden, Speichern und Bearbeiten von Daten und numerischen Arrays mit NumPy und Pandas Visualisierung von Daten mit Matplotlib Python ist für viele die erste Wahl für Data Science, weil eine Vielzahl von Ressourcen und Bibliotheken zum Speichern, Bearbeiten und Auswerten von Daten verfügbar ist. In diesem Buch erläutert der Autor den Einsatz der wichtigsten Tools. Für Datenanalytiker und Wissenschaftler ist dieses umfassende Handbuch von unschätzbarem Wert für jede Art von Berechnung mit Python sowie bei der Erledigung alltäglicher Aufgaben. Dazu gehören das Bearbeiten, Umwandeln und Bereinigen von Daten, die Visualisierung verschiedener Datentypen und die Nutzung von Daten zum Erstellen von Statistiken oder Machine-Learning-Modellen. Dieses Handbuch erläutert die Verwendung der folgenden Tools: ● IPython und Jupyter für datenintensive Berechnungen ● NumPy und Pandas zum effizienten Speichern und Bearbeiten von Daten und Datenarrays in Python ● Matplotlib für vielfältige Möglichkeiten der Visualisierung von Daten ● Scikit-Learn zur effizienten und sauberen Implementierung der wichtigsten und am meisten verbreiteten Algorithmen des Machine Learnings Der Autor zeigt Ihnen, wie Sie die zum Betreiben von Data Science verfügbaren Pakete nutzen, um Daten effektiv zu speichern, zu handhaben und Einblick in diese Daten zu gewinnen. Grundlegende Kenntnisse in Python werden dabei vorausgesetzt. Leserstimme zum Buch: »Wenn Sie Data Science mit Python betreiben möchten, ist dieses Buch ein hervorragender Ausgangspunkt. Ich habe es sehr erfolgreich beim Unterrichten von Informatik- und Statistikstudenten eingesetzt. Jake geht weit über die Grundlagen der Open-Source-Tools hinaus und erläutert die grundlegenden Konzepte, Vorgehensweisen und Abstraktionen in klarer Sprache und mit verständlichen Erklärungen.« – Brian Granger, Physikprofessor, California Polytechnic State University, Mitbegründer des Jupyter-Projekts

Das kleine Buch der Stringtheorie

Author: Steven S. Gubser

Publisher: Spektrum Akademischer Verlag

ISBN: 9783827428486

Category: Science

Page: 174

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Das kleine Buch der Stringtheorie bietet eine knappe und unterhaltsame Einführung in eines der meistdiskutierten Gebiete der modernen Physik. Die Stringtheorie gilt als eine „Theorie für Alles“, mit der sich sämtliche Grundkräfte der Natur beschreiben lassen. Bisher allerdings konnte sie experimentell nicht bestätigt werden, und unter Physikern wird sie sehr kontrovers diskutiert. Dieses Buch gibt Ihnen die Gelegenheit, sich ein eigenes Bild zu machen!

Einführung in die Extragalaktische Astronomie und Kosmologie

Author: Peter Schneider

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540305890

Category: Science

Page: 452

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In diesem kompetent geschriebenen Lehrbuch wird, ausgehend von der Beschreibung unserer Milchstraße, die Astronomie der Galaxien und ihrer großräumigen Verteilung eingehend dargestellt und schließlich im kosmologischen Kontext diskutiert. Aufbauend auf eine Einführung in die moderne beobachtende und theoretische Kosmologie wird die Entstehung von Strukturen und astronomischen Objekten im frühen Universum besprochen.

Datenanalyse mit Python

Auswertung von Daten mit Pandas, NumPy und IPython

Author: Wes McKinney

Publisher: O'Reilly

ISBN: 3960102143

Category: Computers

Page: 542

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Erfahren Sie alles über das Manipulieren, Bereinigen, Verarbeiten und Aufbereiten von Datensätzen mit Python: Aktualisiert auf Python 3.6, zeigt Ihnen dieses konsequent praxisbezogene Buch anhand konkreter Fallbeispiele, wie Sie eine Vielzahl von typischen Datenanalyse-Problemen effektiv lösen. Gleichzeitig lernen Sie die neuesten Versionen von pandas, NumPy, IPython und Jupyter kennen.Geschrieben von Wes McKinney, dem Begründer des pandas-Projekts, bietet Datenanalyse mit Python einen praktischen Einstieg in die Data-Science-Tools von Python. Das Buch eignet sich sowohl für Datenanalysten, für die Python Neuland ist, als auch für Python-Programmierer, die sich in Data Science und Scientific Computing einarbeiten wollen. Daten und zugehöriges Material des Buchs sind auf GitHub verfügbar.Aus dem Inhalt:Nutzen Sie die IPython-Shell und Jupyter Notebook für das explorative ComputingLernen Sie Grundfunktionen und fortgeschrittene Features von NumPy kennenSetzen Sie die Datenanalyse-Tools der pandasBibliothek einVerwenden Sie flexible Werkzeuge zum Laden, Bereinigen, Transformieren, Zusammenführen und Umformen von DatenErstellen Sie interformative Visualisierungen mit matplotlibWenden Sie die GroupBy-Mechanismen von pandas an, um Datensätzen zurechtzuschneiden, umzugestalten und zusammenzufassenAnalysieren und manipulieren Sie verschiedenste Zeitreihen-DatenFür diese aktualisierte 2. Auflage wurde der gesamte Code an Python 3.6 und die neuesten Versionen der pandas-Bibliothek angepasst. Neu in dieser Auflage: Informationen zu fortgeschrittenen pandas-Tools sowie eine kurze Einführung in statsmodels und scikit-learn.

Klassische Mechanik

Author: Herbert Goldstein,Charles P. Poole, Jr.,John L. Safko, Sr.

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 3527662073

Category: Science

Page: 700

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Der Goldstein gehört zu den Standardwerken für die Vorlesung in Klassischer Mechanik, die Pflichtvorlesung und Teil des Theorie-Lehrplans jedes Physik-Studienganges ist. Für diese aktuelle Ausgabe haben Charles Poole und John Safko die Texte überarbeitet und neueste Themen, Anwendungen und Notationen eingearbeitet und sind damit auf moderne Trends in der Theoretischen Mechanik eingegangen. Neue numerische Übungen verhelfen den Studenten zur Fähigkeit, Computeranwendungen für die Lösung von Physikproblemen zu benutzen. Mathematische Techniken werden detailliert eingeführt, so daß der Text auch für Studenten ohne den entsprechenden Hintergrund der Theoretischen Mechanik verständlich ist.


Grundlagen, Technologie, Anwendungen

Author: Gerd Habenicht

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662080893

Category: Technology & Engineering

Page: 620

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Author: Alexander Reinefeld

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642744133

Category: Computers

Page: 192

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Baum-Suchverfahren werden in der Informatik, insbesondere im Teilbereich der Künstlichen Intelligenz, zum Durchsuchen von Entscheidungsbäumen eingesetzt. Das vorliegende Buch befaßt sich mit Baum-Suchverfahren für eine spezielle Art von Entscheidungsbäumen, den Spielbäumen. Es werden zwei grundlegende Klassen von Spielbaum-Suchverfahren ausführlich behandelt: die Nullfenster-Suchverfahren, die den Baum in einer vorher festgelegten Reihenfolge durchsuchen, und die Zustandsraum-Suchverfahren, deren Suchabfolge dynamisch gesteuert ist. Der praktisch orientierte Spielprogrammierer findet in diesem Buch einen universell verwendbaren Grundstock von Baum-Suchalgorithmen für Zwei-Personen-Null-Summen-Spiele, wie z.B. Schach, Dame und Go. Neben den Algorithmen selbst werden ihm theoretische und empirische Bewertungskriterien an die Hand gegeben, mit denen er die zu erwartende Suchleistung eines Algorithmus abschätzen kann. Der an den theoretischen Grundlagen der Spielbaumsuche interessierte Leser findet in diesem Buch Ansätze zur Analyse der Suchabfolge und zur Berechnung der Sucheffizienz der Algorithmen. Den Ausgangspunkt bilden dabei die zu durchsuchenden Bäume, deren Knotenbeziehungen auf einfache Weise in mathematischen Gleichungssystemen beschrieben werden.

Mathematik und Technologie

Author: Christiane Rousseau,Yvan Saint-Aubin

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642300928

Category: Mathematics

Page: 609

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Zusammen mit der Abstraktion ist die Mathematik das entscheidende Werkzeug für technologische Innovationen. Das Buch bietet eine Einführung in zahlreiche Anwendungen der Mathematik auf dem Gebiet der Technologie. Meist werden moderne Anwendungen dargestellt, die heute zum Alltag gehören. Die mathematischen Grundlagen für technologische Anwendungen sind dabei relativ elementar, was die Leistungsstärke der mathematischen Modellbildung und der mathematischen Hilfsmittel beweist. Mit zahlreichen originellen Übungen am Ende eines jeden Kapitels.

...und Einstein hatte doch recht

Author: Clifford M. Will

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642743145

Category: Science

Page: 275

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Keine wissenschaftliche Theorie ist auf solche Faszination auch außerhalb der Wissenschaft gestoßen wie die Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein, und keine wurde so nachdrücklich mit den Mitteln der modernen Physik überprüft. Wie hat sie diesen Test mit Raumsonden, Radioastronomie, Atomuhren und Supercomputern standgehalten? Hatte Einstein recht? Mit der Autorität des Fachmanns und dem Flair des unvoreingenommenen Erzählers schildert Clifford Will die Menschen, Ideen und Maschinen hinter den Tests der allgemeinen Relativitätstheorie. Ohne Formeln und Fachjargon wird der leser mit Einsteins Gedanken vertraut und erfährt von der Bestätigung seiner Vorhersagen, angefangen bei der Lichtablenkung im Schwerefeld der Sonne 1919 bis zu den ausgefeilten Kreiselexperimenten auf dem Space Shuttle. Die Allgemeine Relativitätstheorie hat nich nur alle diese Tests bestanden, sie hat darüber hinaus wesentlich beigetragen zu unserem Verständnis von Phänomenen wie Pulsaren, Quasaren, Schwarzen Löchern und Gravitationslinsen. Dieses Buch erzählt lebendig und spannend die Geschichte einer der größten geistigen Leistungen unserer Zeit.

Der seltsamste Mensch

Das verborgene Leben des Quantengenies Paul Dirac

Author: Graham Farmelo

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 366256579X

Category: Science

Page: 613

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Der seltsamste Mensch ist der mit dem Costa-Buchpreis ausgezeichnete Bericht über Paul Dirac, den berühmten Physiker, der manchmal als der englische Einstein bezeichnet wird. Er war einer der führenden Pioniere der großen Revolution in der Wissenschaft des zwanzigsten Jahrhunderts: der Quantenmechanik. Und er war 1933 der jüngste Theoretiker, der den Nobelpreis für Physik erhalten hatte. Dirac war seltsam wortkarg, nahm alles wörtlich und seine gehemmte Art zu kommunizieren und seine mangelnde Empathiefähigkeit wurden legendär. Während seiner erfolgreichsten Schaffensperiode bestanden seine Postkarten ins Elternhaus nur aus Berichten über das Wetter. Auf der Basis zuvor nicht entdeckter Unterlagen aus dem Familienarchiv verbindet Graham Farmelo eine kenntnisreiche Schilderung der wissenschaftlichen Leistungen mit einem einfühlsamen Portrait des Individuums Paul Dirac. Er zeigt einen Menschen, der trotz extremer sozialer Gehemmtheit fähig ist zur Liebe und zu treuer Freundschaft. Der seltsamste Mensch ist eine außerordentliche menschlich berührende Story ebenso wie ein fesselnder Bericht über eine der aufregendsten Zeiten der Wissenschaftsgeschichte.

Menschheit 2.0

Die Singularität naht

Author: Ray Kurzweil

Publisher: Lola Books

ISBN: 3944203135

Category: Technology & Engineering

Page: 672

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Das Jahr 2045 markiert einen historischen Meilenstein: Es ist das Jahr, in dem der Mensch seine biologischen Begrenzungen mithilfe der Technik überwinden wird. Diese als technologische Singularität bekannt gewordene Revolution wird die Menschheit für immer verändern. Googles Chefingenieur Ray Kurzweil, dessen wahnwitzigen Visionen in den vergangenen Jahrzehnten immer wieder genau ins Schwarze trafen, zeichnet in diesem Klassiker des Transhumanismus mit beispielloser Detailwut eine bunt schillernde Momentaufnahme der technischen Evolution und legt dar, weshalb diese so bald kein Ende finden, sondern im Gegenteil immer weiter an Dynamik gewinnen wird. Daraus ergibt sich eine ebenso faszinierende wie schockierende Vision für die Zukunft der Menschheit.

Additive Fertigung von Bauteilen und Strukturen

Author: Hans Albert Richard,Britta Schramm,Thomas Zipsner

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3658177802

Category: Technology & Engineering

Page: 299

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Dieses Fachbuch vermittelt in insgesamt 18 Einzelbeiträgen die Möglichkeiten und Grenzen der Additiven Fertigung im Hinblick auf die Gestaltung von realen Bauteilen und Strukturen. Die Autoren sind Experten aus verschiedenen Fachgebieten von Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Unternehmen.

Regelung der Kraftmaschinen

Berechnung und Konstruktion der Schwungräder, des Massenausgleichs und der Kraftmaschinenregler in elementarer Behandlung

Author: Max Tolle

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642923305

Category: Technology & Engineering

Page: 894

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Dieser Buchtitel ist Teil des Digitalisierungsprojekts Springer Book Archives mit Publikationen, die seit den Anfängen des Verlags von 1842 erschienen sind. Der Verlag stellt mit diesem Archiv Quellen für die historische wie auch die disziplingeschichtliche Forschung zur Verfügung, die jeweils im historischen Kontext betrachtet werden müssen. Dieser Titel erschien in der Zeit vor 1945 und wird daher in seiner zeittypischen politisch-ideologischen Ausrichtung vom Verlag nicht beworben.