数据挖掘中分类技术应用
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分析Technology AnalysisI G I T C W 技术136DIGITCW2021.021 决策树分类算法1.1 C 4.5分类算法的简介及分析C4.5分类算法在我国是应用相对较早的分类算法之一,并且应用非常广泛,所以为了确保其能够满足在对规模相对较大的数据集进行处理的过程中有更好的实用性能,对C4.5分类算法也进行了相应的改进。
C4.5分类算法是假如设一个训练集为T ,在对这个训练集建造相应的决策树的过程中,则可以根据In-formation Gain 值选择合理的分裂节点,并且根据分裂节点的具体属性和标准,可以将训练集分为多个子级,然后分别用不同的字母代替,每一个字母中所含有的元组的类别一致。
而分裂节点就成为了整个决策树的叶子节点,因而将会停止再进行分裂过程,对于不满足训练集中要求条件的其他子集来说,仍然需要按照以上方法继续进行分裂,直到子集所有的元组都属于一个类别,停止分裂流程。
决策树分类算法与统计方法和神经网络分类算法相比较具备以下优点:首先,通过决策树分类算法进行分类,出现的分类规则相对较容易理解,并且在决策树中由于每一个分支都对应不同的分类规则,所以在最终进行分类的过程中,能够说出一个更加便于了解的规则集。
其次,在使用决策树分类算法对数据挖掘中的数据进行相应的分类过程中,与其他分类方法相比,速率更快,效率更高。
最后,决策树分类算法还具有较高的准确度,从而确保在分类的过程中能够提高工作效率和工作质量。
决策树分类算法与其他分类算法相比,虽然具备很多优点,但是也存在一定的缺点,其缺点主要体现在以下几个方面:首先,在进行决策树的构造过程中,由于需要对数据集进行多次的排序和扫描,因此导致在实际工作过程中工作量相对较大,从而可能会使分类算法出现较低能效的问题。
其次,在使用C4.5进行数据集分类的过程中,由于只是用于驻留于内存的数据集进行使用,所以当出现规模相对较大或者不在内存的程序及数据即时无法进行运行和使用,因此,C4.5决策树分类算法具备一定的局限性。
数据挖掘算法的分类及应用场景随着当今互联网时代的到来和信息时代的发展,数据已经成为企业最重要的资产之一。
通过数据挖掘算法,企业可以更好地利用这些数据,从而推动业务发展及创造更大的商业价值。
本文将介绍数据挖掘算法的分类及其在不同的应用场景中的应用。
一、数据挖掘算法的分类数据挖掘算法包括了多种不同的技术和方法,可以根据不同的分类方式进行分组。
下面将根据其应用领域和算法技术两种角度来进行分类。
1.应用领域分类(1)金融领域金融领域是数据挖掘应用的主要领域之一,其主要目的是通过分析挖掘金融市场数据,预测未来市场趋势、制定有效的投资策略、控制风险等。
(2)市场营销领域市场营销领域主要侧重于市场和消费者行为的分析及预测,以更好地满足消费者需求并提高企业的市场竞争力。
(3)医疗领域医疗领域的数据挖掘应用主要包括对医疗数据进行分析和预测,帮助医生更准确地诊断病情、提高治疗效率、降低医疗风险。
(4)交通领域交通领域主要侧重于交通流量的预测和道路拥堵的控制,以提高城市的交通状况和改善居民的出行体验。
2.算法技术分类(1)分类算法分类算法是将数据集划分为不同类别或标签的算法,常用于数据挖掘、模式识别、图像和语音识别等领域。
常见的分类算法包括决策树、支持向量机(SVM)、朴素贝叶斯、逻辑回归等。
(2)聚类算法聚类算法是将数据集中的相似对象归为一类的算法,常用于数据挖掘、图像分析、模式识别等领域。
常见的聚类算法包括K-Means、层次聚类、DBSCAN等。
(3)关联规则算法关联规则算法是用于寻找数据集中各项之间关系的算法,常用于市场营销、购物推荐等领域。
常见的关联规则算法包括Apriori和FP-Growth。
(4)回归算法回归算法是通过寻找输入与输出变量之间函数关系来进行预测的算法,可以用于股票预测、房价预测等领域。
常见的回归算法包括线性回归、多项式回归、岭回归等。
二、应用场景及案例分析1.金融领域金融领域的数据挖掘应用包括金融预测、风险控制等方面。
数据挖掘技术及应用研究一、引言数据挖掘技术是指从大量数据中提取出有价值的信息,并利用这些信息进行决策、规划等活动的技术。
它涉及多个学科领域,如数据管理、统计学、机器学习等。
随着信息技术的迅速发展,数据挖掘技术在各行各业得到了广泛的应用。
本文将重点介绍数据挖掘技术的基本概念、主要方法和应用领域。
二、数据挖掘技术的基本概念1. 定义数据挖掘技术是指从大量数据中自动发现隐藏在其中的有价值的信息和知识的一种机器学习技术。
2. 特点数据挖掘技术主要具有以下特点:(1)可处理大规模数据;(2)能够自动发现数据中的关联性和趋势;(3)可以处理复杂的数据类型和结构,例如文本、图像等;(4)能自动学习人类难以发现的知识和模式。
三、数据挖掘技术的主要方法1. 关联规则挖掘关联规则挖掘是指从数据集中发现不同数据项之间的关系。
例如,超市销售数据中发现“啤酒”和“尿布”之间存在关联性,即购买尿布的顾客很有可能同时购买啤酒。
关联规则挖掘主要采用Apriori算法。
2. 分类和聚类分类是指将数据对象划分到不同的预定义类别中。
例如,将客户划分为“高消费”、“中等消费”、“低消费”等。
聚类是指将数据对象划分到若干个不同的组中,具有相似特征的对象被划分到同一组中。
3. 决策树和神经网络决策树和神经网络是两种常用的数据挖掘技术。
决策树是一种树形结构,用于对数据集进行分类或预测。
神经网络是一种模拟人脑构造的模型,能够学习从输入到输出的映射关系。
两种方法都需要大量的数据和计算资源。
四、数据挖掘技术的应用领域1. 金融行业数据挖掘技术在金融业中广泛应用。
例如,银行可以利用数据挖掘技术对客户进行分类,识别高风险客户;保险公司可以通过挖掘历史数据,预测赔付金额和风险等级。
2. 零售业数据挖掘技术可以帮助零售企业更好地了解客户需求和购买习惯,以便实施精准营销和促销策略。
例如,超市可以通过分析销售数据,预测客户对某种新产品的需求程度。
3. 医疗行业数据挖掘技术在医疗行业的应用非常广泛。
数据挖掘分类技术在财务管理中的应用作者:高谦来源:《合作经济与科技》2008年第09期一、数据挖掘及分类技术的含义数据挖掘是从大量的数据中挖掘出隐含的、未知的、用户可能感兴趣的和对决策有潜在价值的知识和规则。
这些规则包含了数据库中一组对象之间的特定关系,揭示出一些有用的信息,可以为经营决策、市场策划和金融预测等方面提供依据。
而数据分类是基于数据挖掘的一种有监督的分类学习方法,其目的是从一组已知类别的数据中发现分类模型,以预测新数据的未知类别。
二、数据分类技术比较及数据挖掘的步骤(一)数据分类技术的主要方法。
基于数据挖掘的分类技术的主要方法有决策树、神经网络、遗传算法、粗糙集、贝叶斯分类、K-近邻、支持向量机、回归分析以及多策略分类等。
1、决策树。
决策树分类法的优点是分类的准确率高,学习速度比较快,能够表示成容易理解的分类规则和能够使用数据库的SQL语句来实现;其缺点是很难基于多个变量的组合发现规则,不同决策树分支之间的分裂不平滑,而且当类别较多时,分类的准确度明显下降。
2、神经网络。
神经网络分类法的优点在于其分类精度高,能发现非线性的模式,不需预先对试验样本的统计分布做假设而且具有良好的鲁棒性、自组织自适应性、可并行处理、分布存储和高度容错性。
其缺点首先是模型的构造是黑箱操作,网络的学习和决策过程难以理解;其次是结果难以表示成简单的分类规则;再次是样本数据要求是数值类型,分类型数据要做离散化处理,最后是结果与网络的拓扑结构和初始的权系数有关。
3、遗传算法。
遗传算法分类法的优点是其具有群体搜索、隐含的并行处理、通用性和鲁棒性及概率转移准则。
而其缺点在于学习速度比较慢、结果与编码方式、遗传算子和运行参数密切相关和基因编码和目标函数的选择比较复杂。
4、粗糙集。
粗糙集分类法的优点是不需要预先知道额外信息算法简单和易于操作。
其缺点是由于其基于集合论,难以直接处理连续的属性;还有当属性值的个数较多时,规则表示复杂;再就是其产生的规则需要合并处理。
知识点归纳数据挖掘中的聚类分析与分类算法数据挖掘中的聚类分析与分类算法数据挖掘是指从大量数据中自动发现有用的模式、关系或规律的过程。
在数据挖掘过程中,聚类分析和分类算法是两个常用且重要的技术。
本文将对这两个知识点进行归纳总结。
一、聚类分析聚类分析是将一组无标签的数据对象进行分组或聚类的数据挖掘技术。
其目标是通过对象之间的相似性将它们划分为若干个簇,使得同一簇内的对象相似度高,不同簇之间的相似度低。
聚类分析广泛应用于市场分割、社交网络分析、图像处理等领域。
常用的聚类算法有以下几种:1. K-means算法:K-means是一种基于距离度量的聚类算法。
它通过逐步迭代,将数据集分为K个簇,使得每个数据对象与本簇内的其他对象的相似度最高。
2. 层次聚类算法:层次聚类算法是一种通过计算不同类别之间的相似性,并逐步合并相似度高的类别的方式进行数据聚类的方法。
Hierarchical Agglomerative Clustering(HAC)是层次聚类的一种常见算法。
3. 密度聚类算法:密度聚类算法是一种通过计算对象的密度来确定簇的方法,常见的算法有DBSCAN和OPTICS算法。
这类算法可以有效地发现具有不同密度分布的聚类。
二、分类算法分类算法是将带有标签的数据集按照类别或标签进行划分的数据挖掘技术。
通过学习已有数据集的特征和类别标签,分类算法能够对新的未标记数据进行分类预测。
分类算法广泛应用于垃圾邮件过滤、文本分类、风险评估等领域。
常用的分类算法有以下几种:1. 决策树算法:决策树算法是一种基于树形结构的分类算法。
它通过对数据集进行递归分割,使得每个子节点具有最佳的纯度或信息增益,从而实现对数据的分类。
2. 朴素贝叶斯算法:朴素贝叶斯算法是一种基于条件概率的分类算法。
它假设特征之间相互独立,并通过计算条件概率来进行分类预测。
3. 支持向量机算法:支持向量机算法是一种通过寻找最优分割超平面将数据划分为不同类别的算法。
数据挖掘技术的应用与发展近年来,随着信息技术的快速发展,数据的存储、处理和分析的能力得到了极大的提升,从而进一步推动了数据挖掘技术的应用与发展。
数据挖掘技术是一个可以从大量数据中自动提取与发现潜在知识的过程,通过自动化地发掘数据内在的模式和规律,从而为生产、管理和科学研究提供了更有效的方法和手段。
一、数据挖掘技术的基本概念和分类数据挖掘技术的基本概念包括:数据预处理、数据挖掘算法、模型的评价和结果可视化等。
其中,数据预处理是指在数据挖掘过程中对数据集进行转换、清洗、集成和规约等处理操作,以便能够更好地分析和挖掘数据。
数据挖掘算法一般可分为分类、聚类、关联和预测等几类,这些算法可以用来解决不同类型的问题。
模型评价是指对数据挖掘算法得到的模型的准确性、稳定性和可扩展性等方面进行评估。
结果可视化是指将数据挖掘得到的结果以图表、图形和文字等形式展示出来,以便人们更好地理解和利用这些结果。
二、数据挖掘技术的应用领域数据挖掘技术的应用领域非常广泛,下面分几个方面进行详细阐述。
(一)商业与金融在商业与金融领域中,数据挖掘技术可以用于市场预测、消费者行为分析、信用风险评估、股票市场预测和保险行业等方面。
例如,通过对大量的市场数据进行分析,商业人员可以更好地了解市场需求和消费者行为,从而制定更准确的销售策略和营销方案。
同样,金融机构可以利用数据挖掘技术对大量的财务数据进行分析和挖掘,从而更好地评估风险和收益,并制定更有效的金融产品和服务。
(二)医疗和生物领域在医疗和生物领域中,数据挖掘技术可以用于基因序列分析、疾病预测和治疗、药物发现和疾病监测等方面。
例如,在对癌症的治疗方面,数据挖掘技术可以用来分析不同的治疗方案的效果,从而制定更有效的治疗计划和康复方案。
(三)政府与公共服务在政府与公共服务领域中,数据挖掘技术可以用于公共安全、社会福利、交通管理、环境保护等方面。
例如,在公共安全领域中,警方可以利用数据挖掘技术对犯罪数据进行分析和挖掘,从而更好地预测犯罪行为和制定更有效的预防措施。
数据挖掘技术在客户细分中的应用一、引言客户细分是企业市场营销、客户服务和客户关系管理的重要手段。
而数据挖掘技术则是从大量数据中挖掘出有用信息的一种有效方法。
因此将数据挖掘技术引入客户细分领域可以提高客户细分的效果,进而增强企业的市场竞争力。
本文将介绍数据挖掘技术在客户细分中的应用。
二、客户细分的定义与方法客户细分一般是指将产品或服务的消费者细分成若干个相互关联的类别或群体。
它可以根据消费者的消费行为、价值、特征等方面进行划分。
其中,消费行为细分是基于消费者的购买记录、浏览记录等信息进行分析。
价值细分则是基于消费者的消费金额、消费频率等信息进行分析。
特征细分则是根据消费者的个人信息、兴趣爱好等方面进行分析。
客户细分的方法包括聚类法、判别分析法、关联规则法、决策树法等。
其中聚类法是最常用的方法之一。
聚类方法将相似的客户划分到同一组,而不同组之间的差异尽可能的大。
判别分析法则是根据已知分类标准,构建一个分类模型,将新的客户数据映射到相应的分类中。
关联规则法则是根据市场营销的时空规则进行分析,提取出各种商品的交叉关系。
三、数据挖掘技术在客户细分中的应用1. 数据预处理在进行客户细分之前,需要预处理数据,以便于后续的数据挖掘。
数据预处理包括数据清洗、数据集成、数据变换和数据规约。
数据清洗是去除数据中的噪声和异常值等不必要的数据;数据集成是将不同数据源的数据进行相互整合和融合;数据变换是对原始数据进行转换和规范化,以便于客户细分;数据规约是将数据规模减少,去除冗余和不必要的数据。
2.聚类分析聚类分析是客户细分中常用的方法之一。
聚类方法是将相似的客户划分到同一组中,而不同组之间的差异尽可能的大。
例如对于一家汽车销售公司,我们可以根据客户的购车时间、车型、价格等方面进行聚类分析,以便于识别其目标客户。
设定若干个聚类簇,将相似的客户划分到同一簇,不同簇之间的客户差异尽可能的大。
3.关联规则挖掘关联规则挖掘是分析客户购买行为和商品之间的关联关系的重要工具。
数据挖掘的应用案例在当今信息化时代,数据挖掘成为了一项重要的技术,它可以帮助我们挖掘数据中隐藏的有价值的信息,从而为决策提供支持。
在各个领域,数据挖掘都发挥着重要的应用作用。
本文将通过对几个数据挖掘的应用案例进行分析,帮助读者进一步了解数据挖掘技术的价值和应用场景。
案例一:销售预测对于拥有大量销售数据的企业,如何利用这些数据提升销售业绩是一个重要的问题。
利用数据挖掘技术,可以从历史销售数据中发现销售规律和趋势,进而进行销售预测。
通过对不同因素(如促销活动、季节因素、天气等)与销售额之间的关系进行建模,企业可以根据销售预测结果进行库存管理、生产计划等决策,从而提高销售效益。
案例二:客户细分客户细分是企业市场营销中的重要任务之一。
利用数据挖掘技术,可以对客户进行细分和分类,从而实现个性化营销。
例如,在电商行业中,通过对客户购买历史、浏览行为、关注信息等进行分析,可以将客户划分为不同的细分群体,并对每个群体采取针对性的营销策略,提高市场响应率和转化率。
案例三:航空公司飞机维修优化对于航空公司来说,维修是一个关键的环节。
如何合理安排飞机的维修计划,以降低维修成本和提高维修质量,是航空公司面临的挑战。
利用数据挖掘技术,可以对飞机故障数据、维修记录等进行分析和挖掘,发现不同故障之间的关联性和规律,从而优化维修计划。
例如,通过对飞机故障数据的挖掘,可以对飞机进行预防性维修,及时更换故障率较高的零部件,提高飞机的可靠性和安全性。
案例四:肺癌早期诊断肺癌是一种常见的恶性肿瘤,早期诊断对于提高治愈率至关重要。
利用数据挖掘技术,可以对肺癌相关的病例数据进行分析和挖掘,发现肺癌病例中的共同特征和规律。
例如,通过对肺癌病例的CT影像数据进行挖掘,可以基于影像特征建立肺癌分类模型,实现对肺癌的自动诊断。
这一技术的应用,不仅可以提高肺癌的早期诊断率,还可以减轻医生的工作负担。
从以上几个案例可以看出,数据挖掘在各个领域都拥有广泛的应用。
数据挖掘技术在客户分类管理中的应用摘要:客户是企业生存和发展的关键。
保持、吸引客户和充分发掘客户的盈收潜力,是企业提高核心竞争力的重中之重。
本文针对电信crm系统中当下比较关注的移动电话客户信息原始数据,利用聚类分析中的k-means算法理论,采用spss数据挖掘工具实现对客户群的聚类细分,得到不同类型用户的类特征,从而为管理和营销人员制定管理和营销方案提供依据.关键词:数据挖掘;聚类分析;客户分类中图分类号:tp311 序言随着市场经济的发展,社会生产力的提高,电信行业管理按照所关注的对象经历了大致三个阶段:生产时代、产品时代和顾客时代。
在生产时代,社会生产力较为低下,物质较为欠缺,企业面对的是一个需求巨大而供给不足的卖方市场,更为关注的是产值。
随着社会生产力不断提高,产品日渐丰富,消费者有更多选择余地,对产品质量要求也提高,企业重心从而转化为追求产品质量,产品多样化。
随着电信行业竞争进一步加剧,产品同质化现象越来越严重,消费者成为产品生产、渠道选择、售后服务等企业活动的决定力量,企业经营的核心开始从产品、生产导向逐步转移到以客户为导向,客户的地位被提到了前所未有的高度。
而数据挖掘能从大量数据中发现潜在和有价值的知识,从数据库提取相关数据,作为分析依据,对客户进行分类和预测,使得企业的营销决策更具有针对性,大大提高营销成功率,为企业带来更多效益。
2 数据挖掘过程2.1 数据准备数据挖掘需要用到大量数据,尤其是中国电信提供的是综合性,移动产品和固网类产品及丰富的增值业务组合在一起,要采集历史使用数据,需要从各不同系统采集数据。
首先从crm系统获取客户的个人属性资料、产品及套餐、发展渠道等数据;从资源管理系统获取移动产品关联固话及宽带等固网产品的地址资源等;从cbs系统获取近半年的长市话、短信、流量、漫游结算等原始清单级数据;从crm营销维系系统获取用户所属网格单元、服务渠道、收入局向等数据;从工作流系统获取用户投诉建议方面的资料。
分类技术在很多领域都有应用,例如可以通过客户分类构造一个分类模型来对银行贷款进行风险评估;当前的市场营销中很重要的一个特点是强调客户细分。
客户类别分析的功能也在于此,采用数据挖掘中的分类技术,可以将客户分成不同的类别,比如呼叫中心设计时可以分为:呼叫频繁的客户、偶然大量呼叫的客户、稳定呼叫的客户、其他,帮助呼叫中心寻找出这些不同种类客户之间的特征,这样的分类模型可以让用户了解不同行为类别客户的分布特征;其他分类应用如文献检索和搜索引擎中的自动文本分类技术;安全领域有基于分类技术的入侵检测等等。
机器学习、专家系统、统计学和神经网络等领域的研究人员已经提出了许多具体的分类预测方法。
下面对分类流程作个简要描述:训练:训练集——>特征选取——>训练——>分类器分类:新样本——>特征选取——>分类——>判决最初的数据挖掘分类应用大多都是在这些方法及基于内存基础上所构造的算法。
目前数据挖掘方法都要求具有基于外存以处理大规模数据集合能力且具有可扩展能力。
神经网络神经网络是解决分类问题的一种行之有效的方法。
神经网络是一组连接输入/输出单元的系统,每个连接都与一个权值相对应,在将简单的单元连接成较复杂的系统后,通过并行运算实现其功能,其中系统的知识存储于网络结构和各单元之间的连接权中。
在学习阶段,通过调整神经网络的权值,达到对输入样本的正确分类。
神经网络有对噪声数据的高承受能力和对未经训练数据的模式分类能力。
神经网络概括性强、分类精度高,可以实现有监督和无监督的分类任务,所以神经网络在分类中应用非常广泛。
在结构上,可以把一个神经网络划分为输入层、输出层和隐含层(见图4)。
网络的每一个输入节点对应样本一个特征,而输出层节点数可以等于类别数,也可以只有一个,(输入层的每个节点对应一个个的预测变量。
输出层的节点对应目标变量,可有多个)。
在输入层和输出层之间是隐含层(对神经网络使用者来说不可见),隐含层的层数和每层节点的个数决定了神经网络的复杂度。
除了输入层的节点,神经网络的每个节点都与很多它前面的节点(称为此节点的输入节点)连接在一起,每个连接对应一个权重Wxy,此节点的值就是通过它所有输入节点的值与对应连接权重乘积的和作为一个函数的输入而得到,我们把这个函数称为活动函数或挤压函数。
如图5中节点4输出到节点6的值可通过如下计算得到:W14*节点1的值+W24*节点2的值神经网络的每个节点都可表示成预测变量(节点1,2)的值或值的组合(节点3-6)。
注意节点6的值已经不再是节点1、2的线性组合,因为数据在隐含层中传递时使用了活动函数。
实际上如果没有活动函数的话,神经元网络就等价于一个线性回归函数,如果此活动函数是某种特定的非线性函数,那神经网络又等价于逻辑回归。
调整节点间连接的权重就是在建立(也称训练)神经网络时要做的工作。
最早的也是最基本的权重调整方法是错误回馈法,现在较新的有变化坡度法、类牛顿法、Levenberg-Marquardt法、和遗传算法等。
无论采用那种训练方法,都需要有一些参数来控制训练的过程,如防止训练过度和控制训练的速度。
决定神经网络拓扑结构(或体系结构)的是隐含层及其所含节点的个数,以及节点之间的连接方式。
要从头开始设计一个神经网络,必须要决定隐含层和节点的数目,活动函数的形式,以及对权重做那些限制等,当然如果采用成熟软件工具的话,他会帮你决定这些事情。
在诸多类型的神经网络中,最常用的是前向传播式神经网络,也就是我们前面图示中所描绘的那种。
我们下面详细讨论一下,为讨论方便假定只含有一层隐含节点。
可以认为错误回馈式训练法是变化坡度法的简化,其过程如下:前向传播:数据从输入到输出的过程是一个从前向后的传播过程,后一节点的值通过它前面相连的节点传过来,然后把值按照各个连接权重的大小加权输入活动函数再得到新的值,进一步传播到下一个节点。
回馈:当节点的输出值与我们预期的值不同,也就是发生错误时,神经网络就要“学习”(从错误中学习)。
我们可以把节点间连接的权重看成后一节点对前一节点的“信任”程度(他自己向下一节点的输出更容易受他前面哪个节点输入的影响)。
学习的方法是采用惩罚的方法,过程如下:如果一节点输出发生错误,那么看它的错误是受哪个(些)输入节点的影响而造成的,是不是他最信任的节点(权重最高的节点)陷害了他(使他出错),如果是则要降低对他的信任值(降低权重),惩罚他们,同时升高那些做出正确建议节点的信任值。
对那些收到惩罚的节点来说,他也需要用同样的方法来进一步惩罚它前面的节点。
就这样把惩罚一步步向前传播直到输入节点为止。
对训练集中的每一条记录都要重复这个步骤,用前向传播得到输出值,如果发生错误,则用回馈法进行学习。
当把训练集中的每一条记录都运行过一遍之后,我们称完成一个训练周期。
要完成神经网络的训练可能需要很多个训练周期,经常是几百个。
训练完成之后得到的神经网络就是在通过训练集发现的模型,描述了训练集中响应变量受预测变量影响的变化规律。
由于神经网络隐含层中的可变参数太多,如果训练时间足够长的话,神经网络很可能把训练集的所有细节信息都“记”下来,而不是建立一个忽略细节只具有规律性的模型,我们称这种情况为训练过度。
显然这种“模型”对训练集会有很高的准确率,而一旦离开训练集应用到其他数据,很可能准确度急剧下降。
为了防止这种训练过度的情况,我们必须知道在什么时候要停止训练。
在有些软件实现中会在训练的同时用一个测试集来计算神经网络在此测试集上的正确率,一旦这个正确率不再升高甚至开始下降时,那么就认为现在神经网络已经达到做好的状态了可以停止训练。
图6中的曲线可以帮我们理解为什么利用测试集能防止训练过度的出现。
在图中可以看到训练集和测试集的错误率在一开始都随着训练周期的增加不断降低,而测试集的错误率在达到一个谷底后反而开始上升,我们认为这个开始上升的时刻就是应该停止训练的时刻。
神经元网络和统计方法在本质上有很多差别。
神经网络的参数可以比统计方法多很多。
如图4中就有13个参数(9个权重和4个限制条件)。
由于参数如此之多,参数通过各种各样的组合方式来影响输出结果,以至于很难对一个神经网络表示的模型做出直观的解释。
实际上神经网络也正是当作“黑盒”来用的,不用去管“盒子”里面是什么,只管用就行了。
在大部分情况下,这种限制条件是可以接受的。
比如银行可能需要一个笔迹识别软件,但他没必要知道为什么这些线条组合在一起就是一个人的签名,而另外一个相似的则不是。
在很多复杂度很高的问题如化学试验、机器人、金融市场的模拟、和语言图像的识别,等领域神经网络都取得了很好的效果。
神经网络分类算法的重点是构造阈值逻辑单元,一个值逻辑单元是一个对象,它可以输入一组加权系数的量,对它们进行求和,如果这个和达到或者超过了某个阈值,输出一个量。
如有输入值X1,X2, ..., Xn 和它们的权系数:W1, W2, ..., Wn,求和计算出的Xi*Wi ,产生了激发层 a = (X1 * W1)+(X2 * W2)+...+(Xi * Wi)+...+ (Xn * Wn),其中Xi 代表样本的不同特征,Wi是实时特征评估模型中得到的权系数。
对于单输出型,网络的每一个输入节点对应样本一个特征,而输出层节点只有一个,为每个类建立一个这样的网络,对每一类进行分别训练,将属于这一类的样本的期望输出设为1,而把属于其他类的样本的期望输出设为0;在识别阶段,将未知类别的样本输入到每一个网络,如果某个网络的输出接近1(或大于某个阈值,比如0.5 )则判断该样本属于这一类;如果有多个网络的输出均大于阈值,则或者将类别判断为具有最大输出的那一类,或者做出拒绝。
神经网络的另一个优点是很容易在并行计算机上实现,可以把他的节点分配到不同的CPU上并行计算。
在使用神经网络时有几点需要注意:第一,神经网络很难解释,目前还没有能对神经网络做出显而易见解释的方法学。
第二,神经网络会学习过度,在训练神经网络时一定要恰当的使用一些能严格衡量神经网络的方法,如前面提到的测试集方法和交叉验证法等。
这主要是由于神经网络太灵活、可变参数太多,如果给足够的时间,他几乎可以“记住”任何事情。
第三,除非问题非常简单,训练一个神经网络可能需要相当可观的时间才能完成。
当然,一旦神经网络建立好了,在用它做预测时运行时还是很快的。
第四,建立神经网络需要做的数据准备工作量很大。
一个很有误导性的神话就是不管用什么数据神经网络都能很好的工作并做出准确的预测。
这是不确切的,要想得到准确度高的模型必须认真的进行数据清洗、整理、转换、选择等工作,对任何数据挖掘技术都是这样,神经网络尤其注重这一点。
比如神经网络要求所有的输入变量都必须是0-1(或-1 -- +1)之间的实数,因此像“地区”之类文本数据必须先做必要的处理之后才能用作神经网络的输入。
神经网络是基于经验风险最小化原则的学习算法,有一些固有的缺陷,比如层数和神经元个数难以确定,容易陷入局部极小,还有过学习现象,这些本身的缺陷在SVM算法、进化算法中可以得到很好的解决。
在计算机科学中,进化算法实质上是一种优化处理过程;但这种过程与传统的优化方法不同,传统的优化方法都是用代价函数来衡量动作的行为,从而通过选择一个好的动作使操作的对象得到优化;绝大多数典型的优化方法是通过计算代价函数的梯度或高阶统计值进行优化的,一般情况下,这类方法只能得到局部极优值,并且容易受到随机干扰的影响。
而进化的方法符合达尔文“适者生存”和随机信息交换思想,既消除解中不适应因素,又利用了原有解中的知识,且不需要微分等高阶信息,从而使优化过程加快,最终获得全局极优解。
因此基于进化算法的神经网络正日益成为智能计算领域中研究的热点,并在某些领域中得到了成功的应用。