fitcensemble
Подходящий ансамбль учеников для классификации
Синтаксис
Mdl = fitcensemble(Tbl,ResponseVarName)Mdl = fitcensemble(Tbl,formula)Mdl = fitcensemble(Tbl,Y)Mdl = fitcensemble(X,Y)Mdl = fitcensemble(___,Name,Value)Описание
Mdl = fitcensemble(Tbl,ResponseVarName)Mdl), который содержит результаты повышения 100 деревьев классификации и предиктора и данных об ответе в таблице Tbl. ResponseVarName является именем переменной отклика в Tbl. По умолчанию fitcensemble использует LogitBoost для бинарной классификации и AdaBoostM2 для классификации мультиклассов.
Mdl = fitcensemble(Tbl,formula)formula, чтобы соответствовать модели к предиктору и данным об ответе в таблице Tbl. formula является объяснительной моделью ответа, и подмножество переменных прогноза в Tbl раньше соответствовало Mdl. Например, 'Y~X1+X2+X3' соответствует переменной отклика Tbl.Y как функция переменных прогноза Tbl.X1, Tbl.X2 и Tbl.X3.
Mdl = fitcensemble(___,Name,Value)Name,Value и любым из входных параметров в предыдущих синтаксисах. Например, можно задать количество изучения циклов, метода агрегации ансамбля, или реализовывать 10-кратную перекрестную проверку.
Примеры
Обучите ансамбль классификации
Создайте прогнозирующий ансамбль классификации, использующий все доступные переменные прогноза в данных. Затем обучите другой ансамбль, использующий меньше предикторов. Сравните прогнозирующую точность в выборке ансамблей.
Загрузите набор данных census1994.
load census1994Обучите ансамбль моделей классификации с помощью целого набора данных и опций по умолчанию.
Mdl1 = fitcensemble(adultdata,'salary')Mdl1 =
classreg.learning.classif.ClassificationEnsemble
PredictorNames: {1x14 cell}
ResponseName: 'salary'
CategoricalPredictors: [2 4 6 7 8 9 10 14]
ClassNames: [<=50K >50K]
ScoreTransform: 'none'
NumObservations: 32561
NumTrained: 100
Method: 'LogitBoost'
LearnerNames: {'Tree'}
ReasonForTermination: 'Terminated normally after completing the requested number of training cycles.'
FitInfo: [100x1 double]
FitInfoDescription: {2x1 cell}
Properties, Methods
Mdl является моделью ClassificationEnsemble. Некоторые известные характеристики Mdl:
Поскольку два класса представлены в данных, LogitBoost является алгоритмом агрегации ансамбля.
Поскольку метод агрегации ансамбля является повышающим алгоритмом, деревья классификации, которые позволяют максимум 10 разделений, составляют ансамбль.
Сто деревьев составляют ансамбль.
Используйте ансамбль классификации, чтобы предсказать метки случайного набора пяти наблюдений от данных. Сравните предсказанные метки с их истинными значениями.
rng(1) % For reproducibility [pX,pIdx] = datasample(adultdata,5); label = predict(Mdl1,pX); table(label,adultdata.salary(pIdx),'VariableNames',{'Predicted','Truth'})
ans=5×2 table
Predicted Truth
_________ _____
<=50K <=50K
<=50K <=50K
<=50K <=50K
<=50K <=50K
<=50K <=50K
Обучите новый ансамбль, использующий age и education только.
Mdl2 = fitcensemble(adultdata,'salary ~ age + education');Сравните потери перезамены между Mdl1 и Mdl2.
rsLoss1 = resubLoss(Mdl1)
rsLoss1 = 0.1058
rsLoss2 = resubLoss(Mdl2)
rsLoss2 = 0.2037
misclassification уровень в выборке для ансамбля, который использует все предикторы, ниже.
Ускорьте обучение раскладыванием числовые значения предиктора
Обучите ансамбль повышенных деревьев классификации при помощи fitcensemble. Уменьшайте учебное время путем определения аргумента пары "имя-значение" 'NumBins' интервалу числовые предикторы. Этот аргумент допустим только, когда fitcensemble использует древовидного ученика. После обучения можно воспроизвести сгруппированные данные о предикторе при помощи свойства BinEdges обученной модели и функции discretize.
Сгенерируйте набор выборочных данных.
rng('default') % For reproducibility N = 1e6; X = [mvnrnd([-1 -1],eye(2),N); mvnrnd([1 1],eye(2),N)]; y = [zeros(N,1); ones(N,1)];
Визуализируйте набор данных.
figure scatter(X(1:N,1),X(1:N,2),'Marker','.','MarkerEdgeAlpha',0.01) hold on scatter(X(N+1:2*N,1),X(N+1:2*N,2),'Marker','.','MarkerEdgeAlpha',0.01)
Обучите ансамбль повышенных деревьев классификации с помощью адаптивной логистической регрессии (LogitBoost, значение по умолчанию для бинарной классификации). Время функция в целях сравнения.
tic Mdl1 = fitcensemble(X,y); toc
Elapsed time is 478.988422 seconds.
Ускорьте обучение при помощи аргумента пары "имя-значение" 'NumBins'. Если вы задаете значение 'NumBins' как положительный целочисленный скаляр, то интервалы программного обеспечения каждый числовой предиктор в конкретное количество равновероятных интервалов, и затем выращивает деревья на индексах интервала вместо исходных данных. Программное обеспечение не делает интервала категориальные предикторы.
tic
Mdl2 = fitcensemble(X,y,'NumBins',50);
tocElapsed time is 165.598434 seconds.
Процесс приблизительно в три раза быстрее, когда вы используете сгруппированные данные вместо исходных данных. Обратите внимание на то, что прошедшее время может отличаться в зависимости от вашей операционной системы.
Сравните ошибки классификации перезаменой.
rsLoss1 = resubLoss(Mdl1)
rsLoss1 = 0.0788
rsLoss2 = resubLoss(Mdl2)
rsLoss2 = 0.0788
В этом примере значения предиктора раскладывания уменьшают учебное время без потери точности. В целом, когда у вас есть большой набор данных как тот в этом примере, использование опции раскладывания ускоряет обучение, но вызывает потенциальное уменьшение в точности. Если вы хотите уменьшать учебное время далее, задайте меньшее число интервалов.
Воспроизведите сгруппированные данные о предикторе при помощи свойства BinEdges обученной модели и функции discretize.
X = Mdl2.X; % Predictor data Xbinned = zeros(size(X)); edges = Mdl2.BinEdges; % Find indices of binned predictors. idxNumeric = find(~cellfun(@isempty,edges)); if iscolumn(idxNumeric) idxNumeric = idxNumeric'; end for j = idxNumeric x = X(:,j); % Convert x to array if x is a table. if istable(x) x = table2array(x); end % Group x into bins by using the discretize function. xbinned = discretize(x,[-inf; edges{j}; inf]); Xbinned(:,j) = xbinned; end
Xbinned содержит индексы интервала, в пределах от 1 к количеству интервалов, для числовых предикторов. значениями Xbinned является 0 для категориальных предикторов. Если X содержит NaN s, то соответствующими значениями Xbinned является NaN s.
Оцените ошибку обобщения повышения ансамбля
Оцените ошибку обобщения ансамбля повышенных деревьев классификации.
Загрузите набор данных ionosphere.
load ionosphereПерекрестный подтвердите ансамбль деревьев классификации с помощью AdaBoostM1 и 10-кратной перекрестной проверки. Укажите, что каждое дерево должно быть разделено максимум пяти раз с помощью шаблона дерева решений.
rng(5); % For reproducibility t = templateTree('MaxNumSplits',5); Mdl = fitcensemble(X,Y,'Method','AdaBoostM1','Learners',t,'CrossVal','on');
Mdl является моделью ClassificationPartitionedEnsemble.
Постройте совокупное, перекрестное подтвержденное 10-кратное, misclassification уровень. Отобразите предполагаемую ошибку обобщения ансамбля.
kflc = kfoldLoss(Mdl,'Mode','cumulative'); figure; plot(kflc); ylabel('10-fold Misclassification rate'); xlabel('Learning cycle');
estGenError = kflc(end)
estGenError = 0.0712
kfoldLoss возвращает ошибку обобщения по умолчанию. Однако графический вывод совокупной потери позволяет вам контролировать, как потеря изменяется, когда слабые ученики накапливаются в ансамбле.
Ансамбль достигает misclassification уровня приблизительно 0,06 после накопления приблизительно 50 слабых учеников. Затем misclassification повышение ставки немного как более слабые ученики вводит ансамбль.
Если вы удовлетворены ошибкой обобщения ансамбля, то, чтобы создать прогнозирующую модель, обучают ансамбль, снова использующий все настройки кроме перекрестной проверки. Однако это - хорошая практика, чтобы настроить гиперпараметры, такие как максимальное количество разделений решения на дерево и количество изучения циклов.
Оптимизируйте ансамбль классификации
Оптимизируйте гиперпараметры автоматически с помощью fitcensemble.
Загрузите набор данных ionosphere.
load ionosphereМожно найти гиперпараметры, которые минимизируют пятикратную потерю перекрестной проверки при помощи автоматической гипероптимизации параметров управления.
Mdl = fitcensemble(X,Y,'OptimizeHyperparameters','auto')
В этом примере, для воспроизводимости, устанавливает случайный seed и используют функцию приобретения 'expected-improvement-plus'. Кроме того, для воспроизводимости случайного лесного алгоритма задайте аргумент пары "имя-значение" 'Reproducible' как true для древовидных учеников.
rng('default') t = templateTree('Reproducible',true); Mdl = fitcensemble(X,Y,'OptimizeHyperparameters','auto','Learners',t, ... 'HyperparameterOptimizationOptions',struct('AcquisitionFunctionName','expected-improvement-plus'))
|===================================================================================================================================|
| Iter | Eval | Objective | Objective | BestSoFar | BestSoFar | Method | NumLearningC-| LearnRate | MinLeafSize |
| | result | | runtime | (observed) | (estim.) | | ycles | | |
|===================================================================================================================================|
| 1 | Best | 0.10256 | 3.3624 | 0.10256 | 0.10256 | RUSBoost | 11 | 0.010199 | 17 |
| 2 | Best | 0.062678 | 9.6203 | 0.062678 | 0.064264 | LogitBoost | 206 | 0.96537 | 33 |
| 3 | Accept | 0.099715 | 8.0898 | 0.062678 | 0.062688 | AdaBoostM1 | 130 | 0.0072814 | 2 |
| 4 | Accept | 0.065527 | 1.6408 | 0.062678 | 0.062681 | Bag | 25 | - | 5 |
| 5 | Accept | 0.065527 | 7.7597 | 0.062678 | 0.062695 | LogitBoost | 178 | 0.52008 | 40 |
| 6 | Accept | 0.068376 | 5.9989 | 0.062678 | 0.062693 | GentleBoost | 146 | 0.46233 | 8 |
| 7 | Accept | 0.076923 | 18.779 | 0.062678 | 0.063613 | GentleBoost | 456 | 0.0018323 | 3 |
| 8 | Accept | 0.068376 | 22.404 | 0.062678 | 0.063878 | LogitBoost | 479 | 0.036176 | 7 |
| 9 | Accept | 0.068376 | 11.182 | 0.062678 | 0.065468 | LogitBoost | 277 | 0.99964 | 42 |
| 10 | Accept | 0.17379 | 0.56157 | 0.062678 | 0.064692 | LogitBoost | 11 | 0.0012008 | 1 |
| 11 | Accept | 0.065527 | 5.5375 | 0.062678 | 0.064854 | Bag | 100 | - | 1 |
| 12 | Accept | 0.076923 | 1.0801 | 0.062678 | 0.062571 | GentleBoost | 23 | 0.0096328 | 2 |
| 13 | Accept | 0.082621 | 0.80043 | 0.062678 | 0.064919 | GentleBoost | 18 | 0.0078878 | 61 |
| 14 | Accept | 0.065527 | 27.031 | 0.062678 | 0.06557 | Bag | 499 | - | 7 |
| 15 | Accept | 0.079772 | 15.974 | 0.062678 | 0.064962 | GentleBoost | 359 | 0.080649 | 1 |
| 16 | Accept | 0.35897 | 0.59864 | 0.062678 | 0.062491 | Bag | 10 | - | 171 |
| 17 | Accept | 0.35897 | 0.76429 | 0.062678 | 0.062483 | AdaBoostM1 | 14 | 0.0029975 | 174 |
| 18 | Accept | 0.10826 | 33.38 | 0.062678 | 0.062484 | RUSBoost | 498 | 0.35355 | 1 |
| 19 | Accept | 0.64103 | 1.3341 | 0.062678 | 0.062469 | RUSBoost | 20 | 0.11564 | 175 |
| 20 | Accept | 0.091168 | 12.13 | 0.062678 | 0.062474 | RUSBoost | 187 | 0.0010337 | 5 |
|===================================================================================================================================|
| Iter | Eval | Objective | Objective | BestSoFar | BestSoFar | Method | NumLearningC-| LearnRate | MinLeafSize |
| | result | | runtime | (observed) | (estim.) | | ycles | | |
|===================================================================================================================================|
| 21 | Accept | 0.076923 | 14.191 | 0.062678 | 0.062473 | GentleBoost | 322 | 0.020651 | 174 |
| 22 | Accept | 0.065527 | 3.9125 | 0.062678 | 0.062473 | AdaBoostM1 | 63 | 0.94968 | 1 |
| 23 | Accept | 0.17379 | 7.1762 | 0.062678 | 0.062356 | LogitBoost | 166 | 0.0011034 | 175 |
| 24 | Accept | 0.17379 | 0.93764 | 0.062678 | 0.062611 | LogitBoost | 20 | 0.0011381 | 15 |
| 25 | Accept | 0.062678 | 5.5353 | 0.062678 | 0.062619 | LogitBoost | 125 | 0.9709 | 4 |
| 26 | Accept | 0.11681 | 0.7908 | 0.062678 | 0.062621 | RUSBoost | 10 | 0.93628 | 6 |
| 27 | Accept | 0.082621 | 1.0245 | 0.062678 | 0.062716 | GentleBoost | 19 | 0.94744 | 75 |
| 28 | Accept | 0.065527 | 6.1532 | 0.062678 | 0.064168 | LogitBoost | 131 | 0.99024 | 9 |
| 29 | Accept | 0.068376 | 26.654 | 0.062678 | 0.064254 | Bag | 489 | - | 2 |
| 30 | Accept | 0.076923 | 19.52 | 0.062678 | 0.063851 | GentleBoost | 458 | 0.0010094 | 16 |
__________________________________________________________
Optimization completed.
MaxObjectiveEvaluations of 30 reached.
Total function evaluations: 30
Total elapsed time: 319.7864 seconds.
Total objective function evaluation time: 273.9233
Best observed feasible point:
Method NumLearningCycles LearnRate MinLeafSize
__________ _________________ _________ ___________
LogitBoost 206 0.96537 33
Observed objective function value = 0.062678
Estimated objective function value = 0.063851
Function evaluation time = 9.6203
Best estimated feasible point (according to models):
Method NumLearningCycles LearnRate MinLeafSize
__________ _________________ _________ ___________
LogitBoost 277 0.99964 42
Estimated objective function value = 0.063851
Estimated function evaluation time = 11.6541
Mdl =
classreg.learning.classif.ClassificationEnsemble
ResponseName: 'Y'
CategoricalPredictors: []
ClassNames: {'b' 'g'}
ScoreTransform: 'none'
NumObservations: 351
HyperparameterOptimizationResults: [1×1 BayesianOptimization]
NumTrained: 277
Method: 'LogitBoost'
LearnerNames: {'Tree'}
ReasonForTermination: 'Terminated normally after completing the requested number of training cycles.'
FitInfo: [277×1 double]
FitInfoDescription: {2×1 cell}
Properties, Methods
Оптимизация, искавшая по методам агрегации ансамбля бинарную классификацию, по NumLearningCycles, по LearnRate для применимых методов, и по древовидному ученику MinLeafSize. Вывод является классификатором ансамбля с минимальной предполагаемой потерей перекрестной проверки.
Оптимизируйте ансамбль классификации Используя перекрестную проверку
Один способ создать ансамбль повышенных деревьев классификации, который имеет удовлетворительную прогнозирующую производительность, путем настройки уровня сложности дерева решений с помощью перекрестной проверки. При поиске оптимального уровня сложности настройте темп обучения, чтобы минимизировать количество изучения циклов.
Этот пример вручную находит оптимальные параметры при помощи опции перекрестной проверки (аргумент пары "имя-значение" 'KFold') и функция kfoldLoss. Также можно использовать аргумент пары "имя-значение" 'OptimizeHyperparameters', чтобы оптимизировать гиперпараметры автоматически. Смотрите Оптимизируют Ансамбль Классификации.
Загрузите набор данных ionosphere.
load ionosphereИскать оптимальный уровень древовидной сложности:
Перекрестный подтвердите набор ансамблей. Экспоненциально увеличьте уровень древовидной сложности для последующих ансамблей от пня решения (одно разделение) к в большей части n - 1 разделение. n является объемом выборки. Кроме того, отличайтесь темп обучения для каждого ансамбля между 0,1 к 1.
Оцените перекрестный подтвержденный misclassification уровень каждого ансамбля.
Для уровня древовидной сложности , , сравните совокупный, перекрестный подтвержденный misclassification уровень ансамблей путем графического вывода их против количества изучения циклов. Постройте отдельные кривые для каждого темпа обучения на той же фигуре.
Выберите кривую, которая достигает минимального misclassification уровня, и отметьте соответствующий цикл изучения и темп обучения.
Перекрестный подтвердите глубокое дерево классификации и пень. Эти деревья классификации служат сравнительными тестами.
rng(1) % For reproducibility MdlDeep = fitctree(X,Y,'CrossVal','on','MergeLeaves','off', ... 'MinParentSize',1); MdlStump = fitctree(X,Y,'MaxNumSplits',1,'CrossVal','on');
Перекрестный подтвердите ансамбль 150 повышенных деревьев классификации с помощью 5-кратной перекрестной проверки. Используя древовидный шаблон, отличайтесь максимальное количество разделений с помощью значений в последовательности . m таков что не больше, чем n - 1. Для каждого варианта настройте темп обучения с помощью каждого значения в наборе {0.1, 0.25, 0.5, 1};
n = size(X,1); m = floor(log(n - 1)/log(3)); learnRate = [0.1 0.25 0.5 1]; numLR = numel(learnRate); maxNumSplits = 3.^(0:m); numMNS = numel(maxNumSplits); numTrees = 150; Mdl = cell(numMNS,numLR); for k = 1:numLR for j = 1:numMNS t = templateTree('MaxNumSplits',maxNumSplits(j)); Mdl{j,k} = fitcensemble(X,Y,'NumLearningCycles',numTrees,... 'Learners',t,'KFold',5,'LearnRate',learnRate(k)); end end
Оцените совокупный, перекрестный подтвержденный misclassification уровень для каждого ансамбля и деревьев классификации, служащих сравнительными тестами.
kflAll = @(x)kfoldLoss(x,'Mode','cumulative'); errorCell = cellfun(kflAll,Mdl,'Uniform',false); error = reshape(cell2mat(errorCell),[numTrees numel(maxNumSplits) numel(learnRate)]); errorDeep = kfoldLoss(MdlDeep); errorStump = kfoldLoss(MdlStump);
Постройте, как перекрестный подтвержденный misclassification уровень ведет себя как количество деревьев в увеличениях ансамбля. Постройте кривые относительно темпа обучения на том же графике и постройте отдельные графики для переменных уровней древовидной сложности. Выберите подмножество древовидных уровней сложности, чтобы построить.
mnsPlot = [1 round(numel(maxNumSplits)/2) numel(maxNumSplits)]; figure for k = 1:3 subplot(2,2,k) plot(squeeze(error(:,mnsPlot(k),:)),'LineWidth',2) axis tight hold on h = gca; plot(h.XLim,[errorDeep errorDeep],'-.b','LineWidth',2) plot(h.XLim,[errorStump errorStump],'-.r','LineWidth',2) plot(h.XLim,min(min(error(:,mnsPlot(k),:))).*[1 1],'--k') h.YLim = [0 0.2]; xlabel('Number of trees') ylabel('Cross-validated misclass. rate') title(sprintf('MaxNumSplits = %0.3g', maxNumSplits(mnsPlot(k)))) hold off end hL = legend([cellstr(num2str(learnRate','Learning Rate = %0.2f')); ... 'Deep Tree';'Stump';'Min. misclass. rate']); hL.Position(1) = 0.6;
Каждая кривая содержит минимум перекрестный подтвержденный misclassification уровень, происходящий в оптимальном количестве деревьев в ансамбле.
Идентифицируйте максимальное количество разделений, количество деревьев и темп обучения, который приводит к самому низкому misclassification уровню в целом.
[minErr,minErrIdxLin] = min(error(:));
[idxNumTrees,idxMNS,idxLR] = ind2sub(size(error),minErrIdxLin);
fprintf('\nMin. misclass. rate = %0.5f',minErr)Min. misclass. rate = 0.05413
fprintf('\nOptimal Parameter Values:\nNum. Trees = %d',idxNumTrees);Optimal Parameter Values: Num. Trees = 47
fprintf('\nMaxNumSplits = %d\nLearning Rate = %0.2f\n',... maxNumSplits(idxMNS),learnRate(idxLR))
MaxNumSplits = 3 Learning Rate = 0.25
Создайте прогнозирующий ансамбль на основе оптимальных гиперпараметров и целого набора обучающих данных.
tFinal = templateTree('MaxNumSplits',maxNumSplits(idxMNS)); MdlFinal = fitcensemble(X,Y,'NumLearningCycles',idxNumTrees,... 'Learners',tFinal,'LearnRate',learnRate(idxLR))
MdlFinal =
classreg.learning.classif.ClassificationEnsemble
ResponseName: 'Y'
CategoricalPredictors: []
ClassNames: {'b' 'g'}
ScoreTransform: 'none'
NumObservations: 351
NumTrained: 47
Method: 'LogitBoost'
LearnerNames: {'Tree'}
ReasonForTermination: 'Terminated normally after completing the requested number of training cycles.'
FitInfo: [47×1 double]
FitInfoDescription: {2×1 cell}
Properties, Methods
MdlFinal является ClassificationEnsemble. Чтобы предсказать, является ли радарный возврат хорошими данными данными о предикторе, можно передать данные о предикторе и MdlFinal к predict.
Вместо того, чтобы искать оптимальные значения вручную при помощи опции перекрестной проверки ('KFold') и функция kfoldLoss, можно использовать аргумент пары "имя-значение" 'OptimizeHyperparameters'. Когда вы задаете 'OptimizeHyperparameters', программное обеспечение находит оптимальные параметры автоматически с помощью Байесовой оптимизации. Оптимальные значения, полученные при помощи 'OptimizeHyperparameters', могут отличаться от тех полученный поиск руководства использования.
mdl = fitcensemble(X,Y,'OptimizeHyperparameters',{'NumLearningCycles','LearnRate','MaxNumSplits'})
|====================================================================================================================|
| Iter | Eval | Objective | Objective | BestSoFar | BestSoFar | NumLearningC-| LearnRate | MaxNumSplits |
| | result | | runtime | (observed) | (estim.) | ycles | | |
|====================================================================================================================|
| 1 | Best | 0.17379 | 6.5879 | 0.17379 | 0.17379 | 137 | 0.001364 | 3 |
| 2 | Accept | 0.17379 | 0.86125 | 0.17379 | 0.17379 | 15 | 0.013089 | 144 |
| 3 | Best | 0.065527 | 1.5839 | 0.065527 | 0.065538 | 31 | 0.47201 | 2 |
| 4 | Accept | 0.074074 | 16.044 | 0.065527 | 0.065549 | 340 | 0.92167 | 7 |
| 5 | Accept | 0.088319 | 1.1615 | 0.065527 | 0.065562 | 20 | 0.24336 | 55 |
| 6 | Accept | 0.076923 | 0.65064 | 0.065527 | 0.072693 | 11 | 0.64021 | 1 |
| 7 | Accept | 0.071225 | 0.58602 | 0.065527 | 0.072095 | 10 | 0.99816 | 5 |
| 8 | Accept | 0.076923 | 0.60015 | 0.065527 | 0.072986 | 10 | 0.75338 | 90 |
| 9 | Accept | 0.096866 | 0.59733 | 0.065527 | 0.06506 | 10 | 0.42369 | 2 |
| 10 | Best | 0.062678 | 1.8773 | 0.062678 | 0.062667 | 37 | 0.99202 | 63 |
| 11 | Accept | 0.065527 | 1.0259 | 0.062678 | 0.062575 | 19 | 0.97944 | 1 |
| 12 | Best | 0.059829 | 4.2008 | 0.059829 | 0.059766 | 86 | 0.40411 | 1 |
| 13 | Best | 0.05698 | 3.0948 | 0.05698 | 0.057382 | 63 | 0.60537 | 1 |
| 14 | Accept | 0.062678 | 3.2667 | 0.05698 | 0.059783 | 69 | 0.6167 | 4 |
| 15 | Accept | 0.065527 | 3.5624 | 0.05698 | 0.060842 | 76 | 0.49778 | 2 |
| 16 | Accept | 0.065527 | 2.1858 | 0.05698 | 0.061283 | 44 | 0.99938 | 4 |
| 17 | Accept | 0.065527 | 2.6444 | 0.05698 | 0.062047 | 55 | 0.59384 | 46 |
| 18 | Accept | 0.059829 | 6.0262 | 0.05698 | 0.061494 | 128 | 0.29635 | 48 |
| 19 | Accept | 0.062678 | 8.417 | 0.05698 | 0.061481 | 182 | 0.25896 | 9 |
| 20 | Accept | 0.062678 | 4.8812 | 0.05698 | 0.061248 | 107 | 0.38775 | 2 |
|====================================================================================================================|
| Iter | Eval | Objective | Objective | BestSoFar | BestSoFar | NumLearningC-| LearnRate | MaxNumSplits |
| | result | | runtime | (observed) | (estim.) | ycles | | |
|====================================================================================================================|
| 21 | Accept | 0.17379 | 0.53809 | 0.05698 | 0.0612 | 10 | 0.0010009 | 53 |
| 22 | Accept | 0.17379 | 0.56404 | 0.05698 | 0.061382 | 10 | 0.051241 | 2 |
| 23 | Best | 0.05698 | 4.1022 | 0.05698 | 0.060531 | 87 | 0.3124 | 1 |
| 24 | Accept | 0.05698 | 4.1749 | 0.05698 | 0.058776 | 85 | 0.259 | 5 |
| 25 | Accept | 0.065527 | 4.5086 | 0.05698 | 0.059405 | 93 | 0.20081 | 4 |
| 26 | Accept | 0.17379 | 0.53874 | 0.05698 | 0.059578 | 10 | 0.0035026 | 2 |
| 27 | Accept | 0.17379 | 1.4021 | 0.05698 | 0.059534 | 30 | 0.0036169 | 1 |
| 28 | Accept | 0.151 | 1.9551 | 0.05698 | 0.059446 | 41 | 0.028937 | 1 |
| 29 | Accept | 0.17379 | 1.4866 | 0.05698 | 0.059485 | 29 | 0.0010049 | 2 |
| 30 | Accept | 0.1453 | 0.55298 | 0.05698 | 0.059371 | 10 | 0.13172 | 3 |
__________________________________________________________
Optimization completed.
MaxObjectiveEvaluations of 30 reached.
Total function evaluations: 30
Total elapsed time: 122.1601 seconds.
Total objective function evaluation time: 89.6783
Best observed feasible point:
NumLearningCycles LearnRate MaxNumSplits
_________________ _________ ____________
87 0.3124 1
Observed objective function value = 0.05698
Estimated objective function value = 0.059371
Function evaluation time = 4.1022
Best estimated feasible point (according to models):
NumLearningCycles LearnRate MaxNumSplits
_________________ _________ ____________
87 0.3124 1
Estimated objective function value = 0.059371
Estimated function evaluation time = 4.1152
mdl =
classreg.learning.classif.ClassificationEnsemble
ResponseName: 'Y'
CategoricalPredictors: []
ClassNames: {'b' 'g'}
ScoreTransform: 'none'
NumObservations: 351
HyperparameterOptimizationResults: [1×1 BayesianOptimization]
NumTrained: 87
Method: 'LogitBoost'
LearnerNames: {'Tree'}
ReasonForTermination: 'Terminated normally after completing the requested number of training cycles.'
FitInfo: [87×1 double]
FitInfoDescription: {2×1 cell}
Properties, Methods
Входные параметры
Выходные аргументы
Советы
NumLearningCyclesможет отличаться от нескольких дюжин до нескольких тысяч. Обычно, ансамбль с хорошей предсказательной силой требует от нескольких сотен до нескольких тысяч слабых учеников. Однако вы не должны обучать ансамбль который много циклов целиком. Можно запустить путем роста нескольких дюжин учеников, осмотреть производительность ансамбля и затем, при необходимости, обучить более слабых учеников, использующихresumeдля проблем классификации.Производительность ансамбля зависит от установки ансамбля и установки слабых учеников. Таким образом, если вы задаете слабых учеников с параметрами по умолчанию, затем ансамбль может выполнить плохо. Поэтому как настройки ансамбля, это - хорошая практика, чтобы настроить параметры слабых шаблонов использования учеников и выбрать значения, которые минимизируют ошибку обобщения.
Если вы задаете, чтобы передискретизировать использование
Resample, то это - хорошая практика, чтобы передискретизировать к целому набору данных. Таким образом, используйте настройку по умолчанию1дляFResample.Если методом агрегации ансамбля (
Method) является'bag'и:Стоимость misclassification (
Cost) является очень неустойчивой, затем, для выборок в сумке, программное обеспечение сверхдискретизировало уникальные наблюдения от класса, который имеет большой штраф.Априорные вероятности класса (
Prior) высоко скашиваются, программное обеспечение сверхдискретизировало уникальные наблюдения от класса, который имеет большую априорную вероятность.
Для меньших объемов выборки эти комбинации могут привести к низкой относительной частоте наблюдений из сумки от класса, который имеет большой штраф или априорную вероятность. Следовательно, предполагаемая ошибка из сумки является очень переменной, и может быть трудно интерпретировать. Чтобы избежать больших предполагаемых ошибочных отклонений из сумки, особенно для размеров небольшой выборки, устанавливают более сбалансированную матрицу стоимости misclassification использование
Costили менее скошенного вектора априорной вероятности использованиеPrior.Поскольку порядок некоторых аргументов ввода и вывода соответствует отличным классам в данных тренировки, это - хорошая практика, чтобы задать порядок класса с помощью аргумента пары "имя-значение"
ClassNames.Чтобы определить порядок класса быстро, удалите все наблюдения из данных тренировки, которые являются несекретными (то есть, имейте недостающую метку), получите и отобразите массив всех отличных классов, и затем задайте массив для
ClassNames. Например, предположите, что переменная отклика (Y) является массивом ячеек меток. Этот код задает порядок класса в переменнойclassNames.Ycat = categorical(Y); classNames = categories(Ycat)
categoricalприсваивает<undefined>несекретным наблюдениям, иcategoriesисключает<undefined>из своего вывода. Поэтому, если вы используете этот код для массивов ячеек меток или подобный код для категориальных массивов, затем вы не должны удалять наблюдения с пропавшими без вести меток, чтобы получить список отличных классов.Чтобы указать что порядок класса от представленной самым низким образом метки до наиболее представленного, затем быстро определите порядок класса (как в предыдущем маркере), но расположите классы в списке частотой прежде, чем передать список
ClassNames. Следуя из предыдущего примера, этот код задает порядок класса от самого низкого - к наиболее представленному вclassNamesLH.Ycat = categorical(Y); classNames = categories(Ycat); freq = countcats(Ycat); [~,idx] = sort(freq); classNamesLH = classNames(idx);
После обучения модель можно сгенерировать код C/C++, который предсказывает метки для новых данных. Генерация кода C/C++ требует MATLAB Coder™. Для получения дополнительной информации смотрите Введение в Генерацию кода.
Алгоритмы
Для получения дополнительной информации алгоритмов агрегации ансамбля, см. Алгоритмы Ансамбля.
Если вы устанавливаете
Methodбыть повышающим алгоритмом иLearners, чтобы быть деревьями решений, то программное обеспечение выращивает мелкие деревья решений по умолчанию. Можно настроить древовидную глубину путем определенияMaxNumSplits,MinLeafSizeи аргументов пары "имя-значение"MinParentSizeс помощьюtemplateTree.Для укладывания в мешки (
'Method','Bag')fitcensembleгенерирует выборки в сумке путем сверхдискретизации классов с большими затратами misclassification и субдискретизации классов с маленькими затратами misclassification. Следовательно, выборки из сумки имеют меньше наблюдений от классов с большими затратами misclassification и больше наблюдений от классов с маленькими затратами misclassification. Если вы обучаете ансамбль классификации, использующий небольшой набор данных и очень скошенную матрицу стоимости, то количество наблюдений из сумки в классе может быть низким. Поэтому предполагаемая ошибка из сумки может иметь большое отклонение и может быть трудной интерпретировать. То же явление может произойти для классов с большими априорными вероятностями.Для метода агрегации ансамбля RUSBoost (
'Method','RUSBoost') аргумент пары "имя-значение"RatioToSmallestзадает пропорцию выборки для каждого класса относительно представленного самым низким образом класса. Например, предположите, что существует два класса в данных тренировки: A и B. A имеет 100 наблюдений, и B имеют 10 наблюдений. и что представленный самым низким образом класс имеет наблюденияmв данных тренировки.Если вы устанавливаете
'RatioToSmallest',2, тоs*m2*10=20. Следовательно,fitcensembleобучает каждого ученика, использующего 20 наблюдений от класса A и 20 наблюдений от класса B. Если вы устанавливаете'RatioToSmallest',[2 2], то вы получаете тот же результат.Если вы устанавливаете
'RatioToSmallest',[2,1], тоs1*m2*10=20иs2*m1*10=10. Следовательно,fitcensembleобучает каждого ученика, использующего 20 наблюдений от класса A и 10 наблюдений от класса B.
Для двухъядерных систем и выше,
fitcensembleпараллелизирует обучение с помощью Intel® Threading Building Blocks (TBB). Для получения дополнительной информации на Intel TBB, см. https://software.intel.com/en-us/intel-tbb.
Ссылки
[1] Бреимен, L. “Укладывание в мешки Предикторов”. Машинное обучение. Издание 26, стр 123–140, 1996.
[2] Бреимен, L. “Случайные Леса”. Машинное обучение. Издание 45, стр 5–32, 2001.
[3] Freund, Y. “Более устойчивый повышающий алгоритм”. arXiv:0905.2138v1, 2009.
[4] Freund, Y. и Р. Э. Шапайр. “Теоретическое Решением Обобщение Дистанционного обучения и Приложения к Повышению”. J. Компьютерных и Системных Наук, Издания 55, стр 119–139, 1997.
[5] Фридман, J. “Жадное приближение функций: машина повышения градиента”. Летопись Статистики, Издания 29, № 5, стр 1189–1232, 2001.
[6] Фридман, J., Т. Хэсти и Р. Тибширэни. “Аддитивная логистическая регрессия: статистическое представление повышения”. Летопись Статистики, Издания 28, № 2, стр 337–407, 2000.
[7] Hastie, T., Р. Тибширэни и Дж. Фридман. Выпуск раздела Elements of Statistical Learning, Спрингер, Нью-Йорк, 2008.
[8] Хо, T. K. “Случайный метод подпространства для построения лесов решения”. Транзакции IEEE согласно Анализу Шаблона и Искусственному интеллекту, Изданию 20, № 8, стр 832–844, 1998.
[9] Schapire, R. E. И. Фреунд, П. Бартлетт и В.С. Ли. “Повышение поля: новое объяснение эффективности голосующих методов”. Летопись Статистики, Издания 26, № 5, стр 1651–1686, 1998.
[10] Seiffert, C., Т. Хошгофтаар, Дж. Хулс и А. Наполитано. “RUSBoost: Улучшание производительности классификации, когда данные тренировки скашивается”. 19-я Международная конференция по вопросам Распознавания образов, стр 1–4, 2008.
[11] Warmuth, M., Цз. Ляо и Г. Рэч. “Полностью корректирующие повышающие алгоритмы, которые максимизируют поле”. Proc. 23-й Int’l. Конференция по Машинному обучению, ACM, Нью-Йорк, стр 1001–1008, 2006.
Расширенные возможности
Смотрите также
ClassificationBaggedEnsemble | ClassificationEnsemble | ClassificationPartitionedEnsemble | predict | templateDiscriminant | templateKNN | templateTree