Спрогнозируйте метки для наблюдений тестового набора с помощью классификатора нейронной сети.

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

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

Разделите данные на набор обучающих данных tblTrain и тестовый набор tblTest при помощи стратифицированного раздела удержания. Программа резервирует приблизительно 30% наблюдений для тестовых данных набора 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 тестового набора. Визуализируйте результаты с помощью матрицы неточностей.

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

Модель нейронной сети правильно классифицирует все наблюдения, кроме двух тестовых наборов.

Выполните выбор признаков путем сравнения полей классификации тестового набора, ребер, ошибок и предсказаний. Сравните метрики тестового набора для модели, обученной с использованием всех предикторов, с метриками тестового набора для модели, обученной с использованием только подмножества предикторов.

Загрузите образец файла fisheriris.csv, который содержит данные по радужке, включая длину чашелистика, ширину чашелистика, длину лепестка, ширину лепестка и видовой тип. Считайте файл в таблицу.

fishertable = readtable('fisheriris.csv');

Разделите данные на набор обучающих данных trainTbl и тестовый набор testTbl при помощи стратифицированного раздела удержания. Программа резервирует приблизительно 30% наблюдений для тестовых данных набора 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, используя все предикторы в наборе обучающих данных, и обучите другой классификатор, используя все предикторы, кроме PetalWidth. Для обеих моделей задайте Species как переменная отклика и стандартизируйте предикторы.

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

Вычислите поля классификации тестового набора для двух моделей. Поскольку тестовый набор включает только 45 наблюдений, отобразите поля с помощью гистограмм.

Для каждого наблюдения классификационный запас является различием между классификационной оценкой для истинного класса и максимальным счетом для ложных классов. Поскольку классификаторы нейронных сетей возвращают классификационные оценки, которые являются апостериорными вероятностями, значения полей, близкие к 1, указывают на уверенные классификации, а отрицательные значения полей указывают на неправильную классификацию.

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 тестового набора или среднее значение классификационных полей двух моделей.

allEdge = edge(allMdl,testTbl)

allEdge = 0.8198

subsetEdge = edge(subsetMdl,testTbl)

subsetEdge = 0.9556

Основываясь на полях классификации тестового набора и ребрах, модель, обученная на подмножестве предикторов, по-видимому, превосходит модель, обученную на всех предикторах.

Сравните ошибку классификации тестового набора двух моделей.

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

allAccuracy = 0.9111

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

subsetAccuracy = 0.9778

Снова, модель, обученная с использованием только подмножества предикторов, кажется, работает лучше, чем модель, обученная с использованием всех предикторов.

Визуализируйте результаты классификации тестового набора с помощью матриц неточностей.

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, обученная с использованием всех предикторов, неправильно классифицирует четыре наблюдения набора тестов. Модель, обученная с использованием подмножества предикторов, неправильно классифицирует только одно из наблюдений тестового набора.

Учитывая эффективность тестового набора двух моделей, рассмотрите использование модели, обученной с использованием всех предикторов, кроме PetalWidth.

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

Загрузите образец файла fisheriris.csv, который содержит данные по радужке, включая длину чашелистика, ширину чашелистика, длину лепестка, ширину лепестка и видовой тип. Считайте файл в таблицу.

fishertable = readtable('fisheriris.csv');

Обучите классификатор нейронной сети, используя набор данных. Задайте Species столбец fishertable как переменная отклика.

Mdl = fitcnet(fishertable,"Species");

Выберите пятнадцатое наблюдение из набора данных. Посмотрите, как слои классификатора нейронной сети берут наблюдение и возвращают предсказанную метку класса newPointLabel 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 прогнозами, возвращаемыми predict функция объекта.

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

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

predictedScores = 1×3

    1.0000    0.0000    0.0000