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Neuronale Netze: CNN & RNN mit Python lernen – Kurs

Vertiefungskurs zu Aufbau, Training und Optimierung neuronaler Netze mit Fokus auf CNNs und RNNs, praktisch umgesetzt mit Python und TensorFlow/Keras.

Redaktion: Kursweg Redaktion · Inhalt aktualisiert:

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Kurzantworten zum Kurs

Einordnung: Software- & Praxistraining

Wie lange dauert der Kurs?
Der Kurs ist als fachliche Vertiefung konzipiert, die von den mathematischen Grundlagen neuronaler Netze bis zur praktischen Implementierung spezialisierter Architekturen wie CNNs und RNNs reicht. Der Umfang ist so bemessen, dass sowohl die theoretischen Grundlagen als auch die praktische… Details
Welcher Abschluss ist vorgesehen?
Der Kurs schließt mit einem trägerinternen Zertifikat beziehungsweise einer Teilnahmebescheinigung ab, die die vermittelten Inhalte zu Aufbau, Training und Anwendung neuronaler Netze dokumentiert. Es handelt sich nicht um eine staatliche Prüfung oder eine externe Zertifizierung eines Herstellers. Details
Welche Voraussetzungen gelten?
Voraussetzung ist eine abgeschlossene Ausbildung oder ein abgeschlossenes Studium, ersatzweise mindestens dreijährige Berufserfahrung in einem relevanten Bereich. Erforderlich sind zudem Deutschkenntnisse auf Niveau B2 sowie praktische Kenntnisse in Python, da sämtliche Übungen und… Details

Worum geht es in diesem Kurs?

Neuronale Netze bilden die technische Grundlage vieler heutiger Anwendungen aus Bilderkennung, Sprachverarbeitung und Zeitreihenanalyse. Dieser Kurs vermittelt, wie neuronale Netze aufgebaut sind, wie sie trainiert und optimiert werden und wie sich mit Convolutional Neural Networks sowie Recurrent Neural Networks konkrete Problemstellungen aus Bild- und Sprachverarbeitung lösen lassen. Im Mittelpunkt steht die praktische Umsetzung mit Python und den Bibliotheken TensorFlow und Keras, sodass theoretisches Verständnis unmittelbar in lauffähigen Code überführt wird.

Was lernst du in diesem Kurs?

Das erste Modul legt die konzeptionellen und mathematischen Grundlagen neuronaler Netze und schafft die Basis für alle weiteren, spezialisierteren Netzarchitekturen.

  • Einführung in Aufbau und Funktionsweise neuronaler Netze
  • Grundprinzipien der Netzarchitektur wie Schichten und Gewichte
  • Mathematische Grundlagen, die dem Training neuronaler Netze zugrunde liegen
  • Aktivierungsfunktionen und ihre Bedeutung für die Ausdrucksfähigkeit des Netzes
  • Grundlegender Ablauf des Trainingsprozesses neuronaler Netze
  • Verlustfunktionen und gängige Optimierungsalgorithmen im Vergleich

Das zweite Modul widmet sich Convolutional Neural Networks und ihrer besonderen Eignung für die Verarbeitung von Bild- und Videodaten.

  • Einführung in die Architektur von Convolutional Neural Networks
  • Funktion von Convolutional Layer, Pooling Layer und Fully-Connected-Layer
  • Typische Anwendungsbereiche von CNNs in Bild- und Videoverarbeitung
  • Aufbau eines CNN-Modells von der Eingabeschicht bis zur Ausgabe
  • Praktische Implementierung eines CNNs mit Python
  • Umsetzung und Training eines CNN-Modells mit TensorFlow und Keras

Das dritte Modul führt in Recurrent Neural Networks ein und zeigt, wie sich sequenzielle Daten wie Sprache oder Zeitreihen damit modellieren lassen.

  • Einführung in die Funktionsweise Recurrent Neural Networks
  • Umgang mit sequenziellen Abhängigkeiten in den Eingabedaten
  • Anwendung von RNNs in der Sprachverarbeitung
  • Einsatz von RNNs in der Zeitreihenanalyse
  • Implementierung eines einfachen RNN-Modells in Python
  • Vergleich von RNN- und CNN-Architekturen hinsichtlich ihrer Einsatzgebiete

Das vierte Modul vertieft Training, Optimierung und praktische Anwendung neuronaler Netze auf größere, realitätsnahe Datenmengen.

  • Systematisches Vorgehen beim Training neuronaler Netze auf größeren Datensätzen
  • Erkennung und Vermeidung von Überanpassung während des Trainings
  • Anpassung von Hyperparametern zur Optimierung der Modellgüte
  • Bewertung der Modellqualität anhand geeigneter Kennzahlen
  • Einordnung von CNNs und RNNs in größere Machine-Learning-Workflows
  • Übertragung der erlernten Architekturen auf neue Problemstellungen

Der praktische Anteil des Kurses orientiert sich an konkreten Aufgabenstellungen aus Datenanalyse, künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen, wie sie in den Zielberufen des Kurses typischerweise vorkommen.

  • Implementierung eines vollständigen neuronalen Netzes von Grund auf in Python
  • Training eines CNN-Modells zur Bildklassifikation
  • Anpassung eines CNNs an eine veränderte Bildaufgabe
  • Umsetzung eines RNN-Modells zur Verarbeitung von Textdaten
  • Anwendung eines RNNs auf eine Zeitreihenaufgabe
  • Vergleich unterschiedlicher Aktivierungsfunktionen im selben Modell
  • Optimierung eines Modells durch Anpassung der Lernrate
  • Analyse und Interpretation von Verlustkurven während des Trainings
  • Einsatz von Regularisierungstechniken gegen Überanpassung
  • Entwicklung eines Algorithmus zur Mustererkennung in einem größeren Datensatz
  • Dokumentation eines eigenen Modellierungsprozesses von Idee bis Ergebnis
  • Diskussion der Grenzen und Einsatzmöglichkeiten der erlernten Netzarchitekturen

Die vier Module bauen so aufeinander auf, dass die mathematischen und architektonischen Grundlagen aus dem ersten Modul in CNNs und RNNs konkret angewendet werden, bevor im praktischen Teil eigenständige Modellierungsaufgaben gelöst werden. Dadurch entsteht ein Verständnis dafür, welche Netzarchitektur für welche Art von Daten geeignet ist.

Lernziele:

  • Grundprinzipien und Architektur neuronaler Netze verstehen und einordnen
  • Mathematische Grundlagen neuronaler Netze nachvollziehen
  • Aktivierungsfunktionen auswählen und ihre Wirkung im Netz einschätzen
  • Trainingsprozesse neuronaler Netze grundlegend erklären
  • Verlustfunktionen und Optimierungsalgorithmen zielgerichtet einsetzen
  • Convolutional Neural Networks in ihrer Architektur beschreiben und anwenden
  • Convolutional, Pooling und Fully-Connected-Layer funktional unterscheiden
  • CNNs für Bild- und Videoverarbeitung praktisch einsetzen
  • CNNs mit Python und TensorFlow/Keras implementieren
  • Recurrent Neural Networks in ihrer Funktionsweise verstehen
  • RNNs für Sprachverarbeitung und Zeitreihenanalyse anwenden
  • Neuronale Netze zur Mustererkennung in großen Datenmengen trainieren und optimieren

Für wen ist der Kurs geeignet?

Der Kurs richtet sich an Personen, die bereits über Grundkenntnisse in Python verfügen und diese gezielt in Richtung neuronaler Netze und Deep Learning vertiefen möchten.

  • Personen mit abgeschlossener Ausbildung oder Studium und Interesse an Machine Learning
  • Berufserfahrene mit mindestens dreijähriger Praxis in einem datennahen Bereich
  • Angehende Data Scientists und KI-Entwickler:innen, die CNNs und RNNs praktisch erlernen möchten
  • Data Analysts, die ihr Profil um neuronale Netze erweitern wollen
  • Machine-Learning-Interessierte mit Python-Vorkenntnissen, die tiefer in Netzarchitekturen einsteigen möchten
Voraussetzungen:

Voraussetzung ist eine abgeschlossene Ausbildung oder ein abgeschlossenes Studium, ersatzweise mindestens dreijährige Berufserfahrung in einem relevanten Bereich. Erforderlich sind zudem Deutschkenntnisse auf Niveau B2 sowie praktische Kenntnisse in Python, da sämtliche Übungen und Implementierungen im Kurs auf Python aufbauen.

Wie läuft der Kurs ab und welchen Abschluss gibt es?

Der Kurs verbindet theoretische Grundlagen zu Architektur, Training und Optimierung neuronaler Netze mit praktischer Implementierung in Python. Konzepte wie Aktivierungsfunktionen oder Verlustfunktionen werden zunächst fachlich eingeordnet, bevor sie unmittelbar in CNN- und RNN-Modellen mit TensorFlow und Keras umgesetzt werden, sodass Theorie und Programmierpraxis eng ineinandergreifen.

Der Kurs ist als fachliche Vertiefung konzipiert, die von den mathematischen Grundlagen neuronaler Netze bis zur praktischen Implementierung spezialisierter Architekturen wie CNNs und RNNs reicht. Der Umfang ist so bemessen, dass sowohl die theoretischen Grundlagen als auch die praktische Umsetzung mit Python ausreichend Raum erhalten.

Der Kurs schließt mit einem trägerinternen Zertifikat beziehungsweise einer Teilnahmebescheinigung ab, die die vermittelten Inhalte zu Aufbau, Training und Anwendung neuronaler Netze dokumentiert. Es handelt sich nicht um eine staatliche Prüfung oder eine externe Zertifizierung eines Herstellers.

Welche beruflichen Perspektiven bietet der Kurs?

Wer diesen Kurs abschließt, verfügt über ein vertieftes Verständnis dafür, wie neuronale Netze aufgebaut sind und wie sich unterschiedliche Architekturen gezielt für verschiedene Datentypen einsetzen lassen. Statt neuronale Netze nur oberflächlich als Blackbox zu behandeln, lernen Teilnehmende, warum bestimmte Architekturen wie CNNs für Bilddaten und RNNs für sequenzielle Daten besser geeignet sind als andere. Besonders wertvoll ist die enge Verzahnung von mathematischem Grundlagenwissen mit der praktischen Implementierung in Python, TensorFlow und Keras. Viele Einsteiger:innen in den Bereich Machine Learning kennen zwar die Begriffe CNN und RNN, können sie aber nicht selbstständig implementieren und optimieren - genau diese Lücke schließt der Kurs durch konsequenten Praxisbezug. Für den weiteren beruflichen Weg eröffnet der Kurs Perspektiven in Richtung Data Science, KI-Entwicklung und Machine-Learning-Engineering, insbesondere dort, wo Bild-, Sprach- oder Zeitreihendaten mit neuronalen Netzen ausgewertet werden sollen. Die Fähigkeit, neuronale Netze nicht nur zu verstehen, sondern auch zu implementieren und zu optimieren, ist eine gefragte Grundlage für den Einstieg in datengetriebene und KI-nahe Tätigkeitsfelder.

Welche Förderung passt zu dir?

Erhalte eine erste Orientierung, welche Förderwege zu deiner Situation passen. Über eine Bewilligung entscheidet die zuständige Stelle. Kostenlos & ohne Anmeldung.

Berufswege prüfen

Zugeordnete Zielberufe

Diese Tätigkeitsbezeichnungen sind dem Kursprofil zugeordnet. Prüfe, ob Inhalt, Abschluss und Zugangsvoraussetzungen zu deinem Berufsziel passen; die Zuordnung bestätigt keine vollständige Berufsqualifikation.

  • Data Scientist
  • KI-Entwickler/in
  • Data Analyst
  • Machine Learning Engineer

Vor der Kurswahl klären

  • Welche Kenntnisse und Nachweise verlangen Stellenanzeigen für dein Berufsziel?
  • Welche praktischen Aufgaben und Prüfungen sind im Lehrgang vorgesehen?
  • Wer stellt den Abschluss aus und welche formalen Voraussetzungen gelten?

Im BERUFENET der Bundesagentur für Arbeit kannst du Aufgaben und Bildungswege recherchieren.

Für Gehälter nutze den Entgeltatlas und prüfe Beruf, Region, Anforderungsniveau und Datenstand. Ein Kursabschluss allein belegt kein bestimmtes Einkommen.

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Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Welche Python-Kenntnisse sollte ich vor Kursbeginn mitbringen?

Praktische Python-Kenntnisse werden vorausgesetzt, da sämtliche Implementierungen im Kurs, von einfachen Netzen bis zu CNNs und RNNs, in Python umgesetzt werden.

Was ist der Unterschied zwischen CNNs und RNNs im Kurs?

CNNs werden vor allem für Bild- und Videoverarbeitung eingesetzt, während RNNs auf sequenzielle Daten wie Sprache und Zeitreihen ausgelegt sind. Beide Architekturen werden im Kurs praktisch implementiert.

Werden auch mathematische Grundlagen behandelt?

Ja, im ersten Modul werden die mathematischen Grundlagen neuronaler Netze sowie Aktivierungs- und Verlustfunktionen erklärt, bevor sie in CNNs und RNNs angewendet werden.

Mit welchen Werkzeugen wird im Kurs gearbeitet?

Die praktische Implementierung erfolgt mit Python sowie den Bibliotheken TensorFlow und Keras, die für den Aufbau und das Training der neuronalen Netze genutzt werden.

Welchen Abschluss erhalte ich am Ende des Kurses?

Sie erhalten ein trägerinternes Zertifikat beziehungsweise eine Teilnahmebescheinigung, die die vermittelten Inhalte zu neuronalen Netzen dokumentiert.