机器学习技法课之Aggregation模型
Courses上台湾大学林轩田老师的机器学习技法课之Aggregation 模型学习笔记。
混合(blending)
本笔记是Course上台湾大学林轩田老师的《机器学习技法课》的学习笔记,用于学习之后的一些总结。
首先,对于Aggregation模型,其基本思想就是使用不同的 g t 来合成最后的预测模型 G t 。
对于合成的方式主要有四种:
| 方法 | 数学描述 |
|---|---|
| 1. 选择。选择最值得可信的 g t 来当做最终的模型,而这个 gt 可以使用validation set 来进行选择 | $$G(x)=argmin { t \in {1,2...T} }E {val} (g_t)$$ |
| 2. 均一式(uniform)混合(blending)。使用每个 g t 一票的方式来决定最终的 G t | G ( x ) = s i g n ( ∑ T t = 1 1 ⋅g t ( x ) ) |
| 3. 非均一式(non-uniform)混合。对于不同的 g t 给予不同的权重。该方法包含了上述两种方法,a. 当 α t = 1 时,是uniform混合,b. E v a l ( g ( t ) ) 最小的 g t 的 α t 为1,其他都是0,这就是选择方法 | G ( x ) = s i g n ( ∑ T t = 1 α t gt ( x ) ) , α t ≥ 0 |
| 4. 条件是混合。在不同的条件下选择不同的 g t ,该方法包含了non-uniform方法,当 q t ( x ) = α t 时 | G ( x ) = s i g n ( ∑ T t = 1 q t (x ) ⋅ g t ( x ) ) , q t ( x ) ≥ 0 |
选择
该方法的
优点:简单,流行
缺点:依赖一个很强的假设
在该方法中, g t 是使用validation set来进行选择的,选择的标准是 g t 在验证集上的错误率 $E {val}(g_t) 最 低 , 但 如 果 使 用 E {in}(g_t) 来 代 替 E {val}(g_t) , 则 需要 一 个 很 强 的 假 设 来 保 证 会 有 一 个 很 小 的 E {val}(g_t) 以 及 E_{out}(g_t)$.
均一式混合(uniform blending)
此方法最好是能够有不同的 g t ,这样能从多方面的刻画数据,使得结果更加符合明主的方式,让小数服从多数。
该方法不仅适用于2分类,也适用于多分类,还适合回归问题。 对于回归问题: G (x ) = 1 T ∑ T t = 1 g t ( x )
uniform blending还有一个优点是,使用blending的方式产生的结果,比将每个单独的 g t 的结果加起来再取平均的结果还好。
下面是理论分析:
上述理论表明,使用投票的方法产生的误差要比使用单独的 g t 的结果之和再平均产生的误差要小。
非均一式混合(non-uniform blending) 或者 线性混合(linear blending)

其中对于 α t 的限制是可以不需要的,因为当 α < 0 时,相当于对 g t 进行取反而已。
条件式混合

learning(学习)
在Aggregation模型中,除了blending(混合)之外,还有一种思想,就是在混合的过程中,同时进行 g t 的生成,这种思想就是learning。混合的思想是,所有的 g t 都是已知的,重点在于每个 g t 的参数以及 g t 是怎么产生的。
在learning的模型中,最关键也在 g t 的多样性,多样性可以从以下几个方面来获得:
使用不同的模型来产生 g t ,比如SVM,NB等
同一个模型,使用不同的参数
有些算法本身就具有随机性,比如PLA使用不同的随机种子
使用不同的训练数据来获得模型,可以对数据进行采样获得多份不同的数据
混合和学习三种不同集成方式下的对照表
| 集成方式 | blending(混合) | learning(学习) |
|---|---|---|
| 均一方式(uniform) | voting(投票)/averaging | Bagging |
| 非均一方式(non-uniform) | linear blending | AdaBoost |
| 条件式(conditional) | Stacking(Any blending) | Decision Tree |
Bagging

由上面可知,当bagging模型中的基本算法对数据的随机性敏感的话,该算法会比较有效。
AdaBoost
AdaBoost的基本思想是对每个样本赋予不同的权重,来产生一个 g t ,整个算法会有T轮迭代,每一轮迭代产生的 g t 是根据上一轮的 g t − 1 来获得的。在迭代过程中,会增大分类错误样本的权重,降低分类正确的样本的权重。
算法流程:
具体过程可以参考这篇博文:AdaBoost算法的原理与推导
Decision Tree
决策树的优缺点:
决策树的基本流程:
其中有四个关键点。
分支的个数(C)
产生分支的条件
算法终止条件
基本假设
对于上述4个关键点,CART(Classification and Regression Tree)使用了独特参数。
C = 2, 产生的树是一个二叉树
对于产生分支的条件,使用了数据的纯洁度来进行度量

算法的终止条件是:
所有 y n 是一样的: i m p u r i t y = 0 ⇒ g t ( x ) = y n
所有的 x n 是一样的: 没有决策桩,既无法产生决策点
基本假设是:
g t ( x ) = E i n − o p t i m a l c o n s t a n t
binary/multiclass classification (0/1 error): majority of { y n }
regression (squared error): average of { y n }
算法基本流程:
按照上述算法生成的是一颗满二叉树,这样的结果是会造成overfit,因此需要进行剪枝。
CART的优点是:
适用于类别标签数据
对一些有缺失的数据也能够起作用
是具有可解释性的
支持多标签数据
分类的过程非常高效
上面这些优点也是其他算法很难同时具备的,除了其他的一些决策树算法。
Aggregation of Aggregation
将上述各个算法进行进一步融合,便得到了更加复杂的算法。
比如:Random Forest, Gradient Boosted Decision Tree
Random Forest
基本算法流程:
在这讲中还讲到了几个概念:
OOB,就是在boost的过程中,需要对数据进行采样,这样就会造成有些数据一直没有被采样过。
Feature Selection(特征选择),在RF中,使用的是一种叫排列测试来进行特征选择
上述两点都是RF的优点,在训练过程中不需要额外的validation set,使用OOB既可以进行自我检验;在训练过程中还可以进行特征选择,能选出那些重要的特征。
Gradient Boosted Decision Tree
这一节还没怎么听懂。
先贴一个算法流程:
对于整个Aggregation Models的总结


机器学习技法课之Aggregation模型的更多相关文章
- 机器学习技法之Aggregation方法总结:Blending、Learning(Bagging、AdaBoost、Decision Tree)及其aggregation of aggregation
本文主要基于台大林轩田老师的机器学习技法课程中关于使用融合(aggregation)方法获得更好性能的g的一个总结.包含从静态的融合方法blending(已经有了一堆的g,通过uniform:voti ...
- Coursera台大机器学习技法课程笔记01-linear hard SVM
极其淡腾的一学期终于过去了,暑假打算学下台大的这门机器学习技法. 第一课是对SVM的介绍,虽然之前也学过,但听了一次感觉还是很有收获的.这位博主总结了个大概,具体细节还是 要听课:http://www ...
- 《机器学习技法》---核型SVM
(本文内容和图片来自林轩田老师<机器学习技法>) 1. 核技巧引入 如果要用SVM来做非线性的分类,我们采用的方法是将原来的特征空间映射到另一个更高维的空间,在这个更高维的空间做线性的SV ...
- Coursera台大机器学习技法课程笔记11-Gradient Boosted Decision Tree
将Adaboost和decision tree相结合,需要注意的地主是,训练时adaboost需要改变资料的权重,如何将有权重的资 料和decision tree相结合呢?方法很类似于前面讲过的bag ...
- 《机器学习技法》---线性SVM
(本文内容和图片来自林轩田老师<机器学习技法>) 1. 线性SVM的推导 1.1 形象理解为什么要使用间隔最大化 容忍更多的测量误差,更加的robust.间隔越大,噪声容忍度越大: 1.2 ...
- 机器学习技法笔记(2)-Linear SVM
从这一节开始学习机器学习技法课程中的SVM, 这一节主要介绍标准形式的SVM: Linear SVM 引入SVM 首先回顾Percentron Learning Algrithm(感知器算法PLA)是 ...
- 机器学习技法总结(四)(aggregation,vote,bootstrap...)
研究的动机是:我们采用了不同的模型得到T个不同的g,那么我们是不是可以通过这些不同的g的融合得到更加出色的G呢?因此,便有了以上四种不同的方法:1)(select)直接选择最好的一个作为融合的结果:2 ...
- 机器学习技法总结(五)Adaptive Boosting, AdaBoost-Stump,决策树
上一讲主要利用不同模型计算出来的g.採用aggregation来实现更好的g.假设还没有做出来g.我们能够採用bootstrap的方法来做出一系列的"diversity"的data ...
- 机器学习技法-神经网络(NNet)
课程地址:https://class.coursera.org/ntumltwo-002 重要!重要!重要~ 一.神经网络(NNet)的动机 神经网络有很久的历史,由感知机(perceptron)模型 ...
随机推荐
- 如何在Windows系统下安装Linux虚拟机
先安装虚拟机这个软件,然后在虚拟机里装linux. 1,准备,下载VM虚拟机,链接: http://pan.baidu.com/s/1z79oU 密码: vbap.和linux镜像文件,可以下载ubu ...
- css中auto的用法
—什么是auto? +auto是自适应的意思,auto是很多尺寸值的默认值,也就是由浏览器自动计算. +块级元素中margin.border.padding以及content宽度之和构成父元素widt ...
- MySQL索引统计信息更新相关的参数
MySQL统计信息相关的参数: 1. innodb_stats_on_metadata(是否自动更新统计信息),MySQL 5.7中默认为关闭状态 仅在统计信息配置为非持久化的时候生效. 也就是说在i ...
- python scrapy 抓取脚本之家文章(scrapy 入门使用简介)
老早之前就听说过python的scrapy.这是一个分布式爬虫的框架,可以让你轻松写出高性能的分布式异步爬虫.使用框架的最大好处当然就是不同重复造轮子了,因为有很多东西框架当中都有了,直接拿过来使用就 ...
- lua 变量
lua 变量 类型 全局变量 lua 变量默认均为全局变量 打印一个未定义的变量输出为 nil 示例代码 a = 1 print(a, b) 局部变量 lua 变量默认均为全局变量, 除非变量前显式声 ...
- Java 8 Lambda 表达式
Lambda 是啥玩意 简单来说,Lambda 就是一个匿名的方法,就这样,没啥特别的.它采用一种非常简洁的方式来定义方法.当你想传递可复用的方法片段时,匿名方法非常有用.例如,将一个方法传递给另外一 ...
- STM32、Cortex-A、Cortex-R、Cortex-M、SecurCore
STM32是就是基于Cortex-M3这个核生产的CPU. arm7是arm公司推出的以V4指令集设计出来的arm核--其代表的芯片有s3c44b0 arm9是arm公司推出的以V5指令集设计出来的a ...
- 蓝桥杯- 煤球数目-java
/* (程序头部注释开始) * 程序的版权和版本声明部分 * Copyright (c) 2016, 广州科技贸易职业学院信息工程系学生 * All rights reserved. * 文件名称: ...
- python结合shell脚本实现简单的日常集中巡检
一.环境配置 1.说明 下面的安装过程适合开发.调试Python脚本,如果是直接使用的话没有这么复杂.为了防止由于版本问题导致安装问题,请到http://pan.baidu.com/s/1nt1NKS ...
- angularjs jsonp跨域
<script> (function(angular){ "use strict" var app= angular.module('appController',[] ...