Предскажите метки для наблюдений набора тестов с помощью классификатора нейронной сети.

Загрузите patients набор данных. Составьте таблицу от набора данных. Каждая строка соответствует одному пациенту, и каждый столбец соответствует диагностической переменной. Используйте Smoker переменная как переменная отклика и остальная часть переменных как предикторы.

load patients
tbl = table(Diastolic,Systolic,Gender,Height,Weight,Age,Smoker);

Разделите данные на набор обучающих данных tblTrain и набор тестов tblTest при помощи стратифицированного раздела затяжки. Программное обеспечение резервирует приблизительно 30% наблюдений для набора тестовых данных и использует остальную часть наблюдений для обучающего набора данных.

rng("default") % For reproducibility of the partition
c = cvpartition(tbl.Smoker,"Holdout",0.30);
trainingIndices = training(c);
testIndices = test(c);
tblTrain = tbl(trainingIndices,:);
tblTest = tbl(testIndices,:);

Обучите классификатор нейронной сети с помощью набора обучающих данных. Задайте Smoker столбец tblTrain как переменная отклика. Задайте, чтобы стандартизировать числовые предикторы.

Mdl = fitcnet(tblTrain,"Smoker", ...
    "Standardize",true);

Классифицируйте наблюдения набора тестов. Визуализируйте результаты с помощью матрицы беспорядка.

label = predict(Mdl,tblTest);
confusionchart(tblTest.Smoker,label)

Модель нейронной сети правильно классифицирует все кроме двух из наблюдений набора тестов.

Выполните выбор признаков путем сравнения полей классификации наборов тестов, ребер, ошибок и предсказаний. Сравните метрики набора тестов для модели, обученной с помощью всех предикторов для метрик набора тестов для модели, обученной только с помощью подмножества предикторов.

Загрузите файл примера fisheriris.csv, который содержит ирисовые данные включая длину чашелистика, ширину чашелистика, лепестковую длину, лепестковую ширину и тип разновидностей. Считайте файл в таблицу.

fishertable = readtable('fisheriris.csv');

Разделите данные на набор обучающих данных trainTbl и набор тестов testTbl при помощи стратифицированного раздела затяжки. Программное обеспечение резервирует приблизительно 30% наблюдений для набора тестовых данных и использует остальную часть наблюдений для обучающего набора данных.

rng("default")
c = cvpartition(fishertable.Species,"Holdout",0.3);
trainTbl = fishertable(training(c),:);
testTbl = fishertable(test(c),:);

Обучите один классификатор нейронной сети с помощью всех предикторов в наборе обучающих данных и обучите другой классификатор с помощью всех предикторов кроме PetalWidth. Для обеих моделей задайте Species как переменная отклика, и стандартизируют предикторы.

allMdl = fitcnet(trainTbl,"Species","Standardize",true);
subsetMdl = fitcnet(trainTbl,"Species ~ SepalLength + SepalWidth + PetalLength", ...
    "Standardize",true);

Вычислите поля классификации наборов тестов для этих двух моделей. Поскольку набор тестов включает только 45 наблюдений, отобразите поля с помощью столбчатых графиков.

Для каждого наблюдения поле классификации является различием между классификационной оценкой для истинного класса и максимальным счетом к ложным классам. Поскольку классификаторы нейронной сети возвращают классификационные оценки, которые являются апостериорными вероятностями, граничные значения близко к 1 указывают на уверенные классификации, и отрицательные граничные значения указывают на misclassifications.

tiledlayout(2,1)

% Top axes
ax1 = nexttile;
allMargins = margin(allMdl,testTbl);
bar(ax1,allMargins)
xlabel(ax1,"Observation")
ylabel(ax1,"Margin")
title(ax1,"All Predictors")

% Bottom axes
ax2 = nexttile;
subsetMargins = margin(subsetMdl,testTbl);
bar(ax2,subsetMargins)
xlabel(ax2,"Observation")
ylabel(ax2,"Margin")
title(ax2,"Subset of Predictors")

Сравните ребро классификации наборов тестов или среднее значение полей классификации, этих двух моделей.

allEdge = edge(allMdl,testTbl)

allEdge = 0.8198

subsetEdge = edge(subsetMdl,testTbl)

subsetEdge = 0.9556

На основе полей классификации наборов тестов и ребер, модель, обученная на подмножестве предикторов, кажется, превосходит по характеристикам модель, обученную на всех предикторах.

Сравните ошибку классификации наборов тестов этих двух моделей.

allError = loss(allMdl,testTbl);
allAccuracy = 1-allError

allAccuracy = 0.9111

subsetError = loss(subsetMdl,testTbl);
subsetAccuracy = 1-subsetError

subsetAccuracy = 0.9778

Снова, модель обучила использование, которое только подмножество предикторов, кажется, выполняет лучше, чем модель, обученная с помощью всех предикторов.

Визуализируйте результаты классификации наборов тестов с помощью матриц беспорядка.

allLabels = predict(allMdl,testTbl);
figure
confusionchart(testTbl.Species,allLabels)
title("All Predictors")

subsetLabels = predict(subsetMdl,testTbl);
figure
confusionchart(testTbl.Species,subsetLabels)
title("Subset of Predictors")

Модель обучалась, использование всех предикторов неправильно классифицирует четыре из наблюдений набора тестов. Модель обучалась, использование подмножества предикторов неправильно классифицирует только одно из наблюдений набора тестов.

Учитывая эффективность набора тестов этих двух моделей, рассмотрите использование обученного использования модели всех предикторов кроме PetalWidth.

Смотрите, как слои классификатора нейронной сети работают совместно, чтобы предсказать метку и классификационные оценки для одного наблюдения.

Загрузите файл примера fisheriris.csv, который содержит ирисовые данные включая длину чашелистика, ширину чашелистика, лепестковую длину, лепестковую ширину и тип разновидностей. Считайте файл в таблицу.

fishertable = readtable('fisheriris.csv');

Обучите классификатор нейронной сети с помощью набора данных. Задайте Species столбец fishertable как переменная отклика.

Mdl = fitcnet(fishertable,"Species");

Выберите пятнадцатое наблюдение из набора данных. Смотрите, как слои классификатора нейронной сети берут наблюдение и возвращают предсказанную метку newPointLabel класса и классификационные оценки newPointScores.

newPoint = Mdl.X{15,:}

newPoint = 1×4

    5.8000    4.0000    1.2000    0.2000

firstFCStep = (Mdl.LayerWeights{1})*newPoint' + Mdl.LayerBiases{1};
reluStep = max(firstFCStep,0);

finalFCStep = (Mdl.LayerWeights{end})*reluStep + Mdl.LayerBiases{end};
finalSoftmaxStep = softmax(finalFCStep);

[~,classIdx] = max(finalSoftmaxStep);
newPointLabel = Mdl.ClassNames{classIdx}

newPointLabel = 
'setosa'

newPointScores = finalSoftmaxStep'

newPointScores = 1×3

    1.0000    0.0000    0.0000

Проверяйте, что предсказания совпадают с возвращенными predict объектная функция.

[predictedLabel,predictedScores] = predict(Mdl,newPoint)

predictedLabel = 1×1 cell array
    {'setosa'}

predictedScores = 1×3

    1.0000    0.0000    0.0000