Optimising multiple kernels for SVM by Genetic Programming
支持向量机优化算法与参数选择的技巧与策略
支持向量机优化算法与参数选择的技巧与策略支持向量机(Support Vector Machine,SVM)是一种常用的机器学习算法,具有强大的分类和回归能力。
然而,在实际应用中,如何优化SVM算法并选择合适的参数仍然是一个挑战。
本文将探讨一些支持向量机优化算法的技巧与策略。
一、核函数的选择核函数是SVM算法的核心,它将数据从原始空间映射到高维特征空间,使得线性不可分的数据变得线性可分。
常用的核函数有线性核、多项式核、高斯核等。
在选择核函数时,需要考虑数据的特点和问题的复杂度。
如果数据线性可分,可以选择线性核函数;如果数据非线性可分,可以选择多项式核函数或高斯核函数。
此外,还可以尝试组合多个核函数,以提高分类的准确性。
二、正则化参数的选择正则化参数C是SVM算法中的一个重要参数,它控制了模型的复杂度和容错能力。
较小的C值会导致较大的间隔,容忍更多的误分类点,但可能会导致过拟合;较大的C值会导致较小的间隔,更少的误分类点,但可能会导致欠拟合。
因此,在选择正则化参数时,需要根据实际情况进行调整,避免过拟合或欠拟合。
三、样本不平衡问题的处理在实际应用中,样本不平衡是一个常见的问题,即某一类别的样本数量远远大于其他类别。
这会导致训练出的模型对少数类别的分类效果较差。
为了解决样本不平衡问题,可以采用以下策略之一:欠采样、过采样、集成学习或调整类别权重。
欠采样通过减少多数类别的样本数量来平衡数据;过采样通过增加少数类别的样本数量来平衡数据;集成学习通过结合多个模型来提高分类效果;调整类别权重通过给予不同类别不同的权重来平衡数据。
四、特征选择与降维在实际应用中,数据往往包含大量的特征,但并非所有特征都对分类或回归任务有用。
因此,特征选择和降维是优化SVM算法的重要步骤。
特征选择可以通过统计方法、信息论方法或基于模型的方法来实现,选择与问题相关的最重要的特征。
降维可以通过主成分分析、线性判别分析等方法来实现,将高维数据转化为低维数据,减少计算复杂度,提高模型的训练和预测效率。
支持向量机的性能优化和改进
支持向量机的性能优化和改进支持向量机(Support Vector Machine, SVM)是一种常用的监督学习算法,广泛应用于模式识别、文本分类、图像处理等领域。
然而,在实际应用中,SVM存在一些性能上的瓶颈和问题。
为了进一步提高SVM的性能和效率,并解决其在大规模数据集上的不足,研究者们提出了多种优化和改进方法。
本文将从几个方面介绍SVM的性能优化和改进.一、硬间隔支持向量机硬间隔支持向量机是SVM的最基本形式,其目标是找到一个最优的超平面,将两个不同类别的样本点分隔开来。
然而,硬间隔支持向量机对数据的要求非常严苛,要求数据是线性可分的。
对于线性不可分的数据,就无法使用硬间隔SVM进行分类。
因此,研究者提出了软间隔支持向量机。
二、软间隔支持向量机软间隔支持向量机允许一定程度上的数据混合在分隔超平面的两侧,引入了一个松弛变量来控制分隔裕度。
这样能够更好地适应线性不可分的情况,并且对噪声数据有一定的容错性。
然而,在实际应用中,软间隔SVM的性能也受到很多因素的影响,需要进行进一步的改进和优化。
三、核函数和非线性支持向量机在实际应用中,很多数据集是非线性可分的,使用线性支持向量机无法得到好的分类结果。
为了解决这个问题,研究者们提出了核支持向量机。
核函数将数据从原始空间映射到高维特征空间,使得数据在高维空间中更容易线性可分。
常用的核函数有线性核函数、多项式核函数、高斯核函数等。
通过使用核函数,支持向量机可以处理更加复杂的分类问题,提高了分类性能。
四、多分类支持向量机支持向量机最初是用于二分类问题的,即将数据分成两个类别。
然而,在实际应用中,很多问题是多分类问题。
为了解决多分类问题,研究者们提出了多分类支持向量机。
常见的方法有一对一(One-vs-One)和一对多(One-vs-Rest)两种。
一对一方法将多类别问题转化为多个二分类问题,每次选取两个类别进行训练。
一对多方法则将多个类别中的一个作为正例,其余类别作为反例进行训练。
支持向量机模型的超参数调优技巧
支持向量机模型的超参数调优技巧支持向量机(Support Vector Machine,SVM)是一种常用的机器学习算法,广泛应用于分类和回归问题。
然而,SVM模型的性能很大程度上依赖于超参数的选择。
本文将介绍一些常用的SVM模型的超参数调优技巧,帮助读者提高模型性能。
首先,我们需要了解SVM模型的超参数。
SVM模型有两个重要的超参数:惩罚参数C和核函数参数gamma。
惩罚参数C控制了误分类样本对模型的影响程度,较大的C值会使模型更加关注误分类样本,可能导致过拟合;较小的C值则会使模型更加关注泛化能力,可能导致欠拟合。
核函数参数gamma控制了模型在训练数据中的拟合程度,较大的gamma值会使模型更加关注局部特征,可能导致过拟合;较小的gamma值则会使模型更加关注全局特征,可能导致欠拟合。
在调优SVM模型的超参数时,我们可以使用交叉验证的方法。
交叉验证将训练数据划分为多个子集,每次使用其中一部分作为验证集,其余部分作为训练集。
通过对不同超参数组合进行交叉验证,选择模型性能最好的超参数组合。
一种常用的调优方法是网格搜索(Grid Search)。
网格搜索通过指定超参数的候选值范围,遍历所有可能的超参数组合,并计算每个组合的交叉验证准确率。
最终选择准确率最高的超参数组合作为最优模型的超参数。
然而,网格搜索方法存在一个问题,即计算量较大。
当超参数的候选值范围较大时,网格搜索需要尝试大量的超参数组合,导致计算时间过长。
为了解决这个问题,我们可以使用随机搜索(Random Search)方法。
随机搜索通过指定超参数的候选值范围和搜索次数,随机选择超参数组合,并计算每个组合的交叉验证准确率。
最终选择准确率最高的超参数组合作为最优模型的超参数。
相比于网格搜索,随机搜索可以在较短的时间内找到较好的超参数组合。
除了网格搜索和随机搜索,还有一些其他的超参数调优技巧。
例如,我们可以使用贝叶斯优化(Bayesian Optimization)方法。
支持向量机中核函数参数优化的方法研究
支持向量机中核函数参数优化的方法研究支持向量机(Support Vector Machine,简称SVM)是一种常用的机器学习算法,它在分类和回归问题中表现出色。
SVM的优势在于可以处理高维数据,并且具有较好的泛化能力。
在SVM中,核函数是一项重要的参数,它可以将低维数据映射到高维空间中,从而使得数据更容易被分离。
本文将探讨支持向量机中核函数参数优化的方法。
首先,我们需要了解核函数在支持向量机中的作用。
SVM的核函数有多种选择,常见的有线性核函数、多项式核函数和高斯核函数等。
核函数的作用是将原始数据映射到一个更高维度的空间中,使得数据在新的空间中更容易被线性分离。
这样一来,我们可以在高维空间中找到一个超平面,将不同类别的数据分隔开来。
因此,核函数的选择对SVM的性能至关重要。
在实际应用中,我们需要根据具体问题选择合适的核函数和优化其参数。
不同的核函数适用于不同的数据特征,因此我们需要通过实验和调参来确定最佳的核函数及其参数。
下面将介绍几种常用的核函数参数优化方法。
一种常用的方法是网格搜索(Grid Search)。
网格搜索通过遍历给定的参数空间,计算每个参数组合下的模型性能,并选择性能最好的参数组合。
具体来说,我们可以指定一组参数的候选值,然后通过交叉验证来评估每个参数组合的性能。
最终,我们选择性能最好的参数组合作为最终的模型参数。
网格搜索的优点是简单易懂,但是当参数空间较大时,计算复杂度较高。
另一种常用的方法是随机搜索(Random Search)。
与网格搜索不同,随机搜索在给定的参数空间中随机选择参数组合进行评估。
随机搜索的好处在于,它能够更快地找到较好的参数组合,尤其是当参数空间较大时。
然而,随机搜索可能无法找到全局最优解,因为它只是在参数空间中进行随机采样。
除了网格搜索和随机搜索,还有一些更高级的优化方法可供选择。
例如,贝叶斯优化(Bayesian Optimization)是一种基于贝叶斯推断的优化方法,它通过建立一个高斯过程模型来估计参数的性能,并选择最有可能提高性能的参数组合进行评估。
多种群混沌映射麻雀优化算法
多种群混沌映射麻雀优化算法下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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粒子群优化的多支持向量机(PSO-SVM)(IJMECS-V2-N2-05)
The study is organized in the following way: after a short introduction the second section we present the evolutionary method PSO (Particle Swarm Optimization). The third section is devoted to the formulation of a method of classification containing cores to knowing, the machines with vectors of support (SVM). The fourth section we describe in details our contribution PSO-SVM. In the fifth section we expose the results of our experiments. Our work is completed by a conclusion where are put forward the advantages and the weaknesses related to the use of our system.
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I.J.Modern Education and Computer Science, 2010, 2, 32-38 Published Online December 2010 in MECS (/)
svm 高斯核函数
svm 高斯核函数
SVM(支持向量机)是一种用于分类和回归的机器学习算法。
在实践中,SVM通常使用高斯核函数。
高斯核函数是一种基于距离的相似度度量方法,它将数据点映射到高维特征空间中,使得数据在该空间中更容易分离。
使用高斯核函数的SVM具有在复杂分类任务中表现出色的能力。
在实现SVM时,高斯核函数的参数选择和正则化参数的选择会对模型的性能产生重要影响。
因此,需要进行交叉验证和参数调整来优化模型。
在实践中,高斯核函数的使用需要考虑一些问题,例如数据集规模和特征选择等。
因此,在使用高斯核函数的SVM时,需要仔细考虑数据集的性质,并谨慎选择参数。
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支持向量机的性能优化和改进
支持向量机的性能优化和改进支持向量机(Support Vector Machine,SVM)是一种常用的机器学习算法,广泛应用于模式识别、数据分类和回归分析等领域。
然而,SVM在处理大规模数据集和高维特征空间时存在一些性能瓶颈。
为了克服这些问题,研究者们提出了许多性能优化和改进的方法。
本文将探讨这些方法,并分析它们在提高SVM性能方面的优势和局限性。
一、特征选择与降维特征选择是SVM性能优化的重要一环。
在处理大规模数据集时,特征数量通常非常庞大,这会导致计算复杂度上升和过拟合问题。
因此,通过选择最相关的特征子集来降低计算复杂度,并提高分类精度是非常重要的。
一种常用的特征选择方法是基于过滤器(Filter)与包装器(Wrapper)相结合的策略。
过滤器方法通过计算每个特征与目标变量之间相关性来评估其重要程度,并按照设定阈值进行筛选;而包装器方法则通过将特定子集输入分类器,并根据其分类精度进行评估来选择最佳子集。
此外,降维也是提高SVM性能的重要手段之一。
通过降低特征空间的维度,可以减少计算复杂度、提高模型训练速度和分类准确率。
常用的降维方法有主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)等。
这些方法通过线性变换将高维数据映射到低维空间,以保留最重要的特征信息。
二、核函数选择与参数调优核函数是SVM中的关键组成部分,它可以将数据映射到高维特征空间,从而使非线性问题转化为线性可分问题。
常用的核函数有线性核、多项式核和高斯径向基函数(RBF)等。
在选择核函数时,需要根据数据集的特点和任务需求进行合理选择。
例如,在处理非线性问题时,RBF核通常能够取得较好效果;而在处理文本分类问题时,多项式核可以更好地捕捉特征之间的关系。
此外,在使用SVM训练模型时,参数调优也是非常重要的一步。
主要包括正则化参数C和径向基函数宽度γ两个参数。
正则化参数C 控制着模型对误分类样本的容忍程度;而径向基函数宽度γ则控制着模型的泛化能力。
svm求解 序列最小优化算法
svm求解序列最小优化算法【实用版】目录1.SVM 求解算法的背景和必要性2.序列最小优化算法(SMO)的原理和特点3.SMO 算法在 SVM 训练过程中的应用4.SMO 算法的优势和影响正文一、SVM 求解算法的背景和必要性支持向量机(Support Vector Machine,SVM)是一种广泛应用于分类和回归问题的机器学习算法。
它的核心思想是找到一个最佳超平面,使得样本分类的间隔最大化。
然而,在实际应用中,求解 SVM 的最佳超平面是一个复杂的优化问题,需要解决大量的二次规划问题。
二、序列最小优化算法(SMO)的原理和特点序列最小优化算法(Sequential Minimal Optimization,SMO)是一种用于解决支持向量机训练过程中所产生优化问题的算法。
SMO 算法是由微软研究院的约翰·普莱特于 1998 年发明的,被广泛使用于 SVM 的训练过程中,并在通行的 SVM 库 libsvm 中得到实现。
SMO 算法的原理是通过每次迭代更新一个权重,使得优化问题逐步收敛。
它采用一种序列的形式进行优化,每次迭代只更新一个变量,从而避免了复杂的二次规划问题。
SMO 算法具有收敛速度快、计算复杂度低、易于实现等优点。
三、SMO 算法在 SVM 训练过程中的应用在 SVM 的训练过程中,SMO 算法主要应用于求解最优权重向量和阈值。
具体来说,SMO 算法通过交替更新权重向量和阈值,使得优化问题逐步收敛。
在每次迭代过程中,SMO 算法通过计算预测误差来判断当前权重向量和阈值是否是最优的,从而决定是否进行更新。
四、SMO 算法的优势和影响SMO 算法的发明和应用,极大地推动了 SVM 算法的发展。
它解决了SVM 训练过程中复杂的优化问题,使得 SVM 算法的训练速度大大提高,计算复杂度大幅降低。
同时,SMO 算法的实现也相对简单,易于理解和推广。
SVM支持向量机算法的详细推导详细到每个步骤值得
SVM支持向量机算法的详细推导详细到每个步骤值得SVM(Support Vector Machine,支持向量机)是一种用于二分类和回归问题的机器学习算法。
它的目标是找到一个最优的超平面来分离数据,并尽量使得不同类别的数据点离超平面的距离最大化。
以下是SVM算法的详细推导,包括每个步骤:1.准备数据集:2.选择合适的核函数:-SVM算法可以使用不同的核函数,如线性核、多项式核和高斯核等。
根据数据的特点和问题的需求,选择合适的核函数。
3.对数据进行标准化:-由于SVM算法对特征的尺度敏感,一般需要对数据进行标准化处理,使得每个特征的均值为0,方差为14.定义目标函数:-SVM算法的目标是找到一个最优的超平面,使得正负样本离超平面的距离最大化。
-目标函数的定义包括约束条件和目标函数本身。
5.引入松弛变量:-当数据不是线性可分时,引入松弛变量来容忍部分错误分类。
6.构造拉格朗日函数:-将目标函数和约束条件结合,构造拉格朗日函数。
7.对拉格朗日函数求偏导数:-将拉格朗日函数对权重和松弛变量求偏导数,得到一系列的约束条件。
8.求解对偶问题:-再将约束条件代入原最大化问题中,通过求解对偶问题来得到最优解。
9.计算分离超平面:-根据求解出的拉格朗日乘子,计算出最优分离超平面。
10.预测新样本:-使用训练得到的超平面,对新的样本进行预测分类。
11.优化模型:-对模型进行交叉验证等优化操作,以提高模型的泛化能力和预测准确率。
以上是SVM算法的详细推导过程。
该算法的关键在于通过优化拉格朗日函数来求解最优的分离超平面。
同时,SVM算法的应用领域非常广泛,在各种机器学习和数据挖掘问题中都有很好的表现。
非线性svm模型的原理及应用
非线性SVM模型的原理及应用1. 引言支持向量机(Support Vector Machines,SVM)是一种非线性分类和回归分析的机器学习模型。
在非线性问题中,SVM通过使用核函数(Kernel Function)将数据从低维映射到高维,从而在高维空间中构建一个最优的超平面。
本文将介绍非线性SVM模型的原理和应用。
2. 非线性SVM模型的原理在介绍非线性SVM模型的原理之前,我们先回顾一下线性SVM模型的基本原理。
线性SVM模型的目标是找到一个线性超平面,将不同类别的样本尽可能地分开。
然而,在一些复杂的问题中,数据往往不是线性可分的。
非线性SVM模型通过引入核函数来处理这些非线性问题。
非线性SVM模型的原理可以简述为以下几个步骤: 1. 将原始数据通过核函数映射到高维空间,使得数据在高维空间中线性可分。
2. 在高维空间中构建最优超平面,使得不同类别的样本尽可能地分开。
3. 根据支持向量(Support Vectors)对新样本进行分类。
3. 非线性SVM模型的应用非线性SVM模型在许多实际问题中都有广泛的应用。
以下列举了几个典型的应用场景:3.1 图像识别图像识别是非线性SVM模型的一个重要应用领域。
通过使用核函数将图像数据映射到高维空间,SVM模型可以在高维空间中构建一个能够准确分类图像的超平面。
这种方法在人脸识别、物体识别等领域取得了很好的效果。
3.2 自然语言处理非线性SVM模型在自然语言处理中也有广泛的应用。
例如,情感分类是自然语言处理中的一个重要任务。
通过将文本数据通过核函数映射到高维空间,SVM 模型可以对文本进行情感分类,判断文本的情感倾向。
3.3 金融风险预测金融风险预测是另一个非线性SVM模型的应用领域。
通过使用核函数处理金融数据,SVM模型可以对股票市场、外汇市场等进行预测和风险评估。
这种方法可以帮助投资者制定投资决策,降低投资风险。
3.4 生物信息学在生物信息学中,非线性SVM模型也被广泛应用于DNA序列分析、蛋白质结构预测等领域。
麻雀算法的超参数
麻雀算法的超参数麻雀算法也称为麻雀优化算法,它是一种启发式搜索算法,主要用于解决复杂的优化问题。
在使用麻雀算法时,一个非常重要的问题就是如何选择超参数以获得最佳的算法性能。
本文将讨论麻雀算法的超参数以及如何选择它们。
1. 随机因子麻雀算法在搜索过程中使用了随机因子,随机因子可以帮助避免算法陷入局部最优解中。
在选择随机因子时,需要注意两个问题:首先,需要确保随机因子的范围不要过大或过小,以免影响搜索速度和效果;其次,不同的优化问题需要选择不同的随机因子,需要根据具体情况进行调整。
2. 种群大小种群大小是指麻雀算法中每一代的鸟群规模。
种群大小是一个重要的超参数,它会直接影响麻雀算法的搜索能力。
在选择种群大小时,需要根据应用场景以及算法的实际运行情况进行选择。
一般来说,种群大小越大,搜索能力越强,但是也会增加算法的时间和空间复杂度。
3. 迭代次数迭代次数是指麻雀算法中迭代的代数。
在选择迭代次数时,需要根据实际应用场景和算法的运行情况进行选择。
如果算法收敛速度较快,可以选择较小的迭代次数以减少计算时间。
如果算法收敛速度较慢,则需要增加迭代次数以提高搜索效果。
4. 适应度函数适应度函数是麻雀算法中非常重要的一部分,它用于评估每个个体的适应度。
在选择适应度函数时,需要根据具体问题的特点进行选择。
适应度函数的选择应该根据实际问题的性质进行选择,比如最大化问题需要选择最大化的适应度函数,而最小化问题则需要选择最小化的适应度函数。
5. 变异因子变异因子是指在麻雀算法的搜索过程中,新一代鸟群会受到一定程度的变异。
变异因子的选择也是一个重要的超参数,它直接影响着算法的搜索能力和效果。
一般来说,变异因子的选择应该由实验结果来指导。
如果算法收敛速度较慢,可以适当增加变异因子;反之则可以适当减小变异因子。
6. 繁殖因子繁殖因子是指在麻雀算法中新一代鸟群的产生过程中,旧一代鸟群的贡献程度。
繁殖因子的选择也是一个比较关键的超参数。
FANUC 维修说明书
- 请不要拆毁标牌。 标牌脱落时,注意保管。如果不知道电机的规格有可能会无法维护。如果是 内置主轴电机,必须附加在主轴上。
- 请不要让电机受到冲击和损伤。 这样会给电机的零部件带来不利的影响,从而导致电机不能正常运转。另 外,塑料部分、传感器和绕组等部件属于易损件,所以操作的时候需要十分 小心。特别要避免利用塑料部分、绕组和动力线抬起电机。
1.3.1.1 警告 ............................................................................................ s-8 1.3.1.2 注意 ............................................................................................ s-9 1.3.1.3 注释 .......................................................................................... s-10 1.3.2 试运行时的警告及注意................................................................. s-11 1.3.2.1 警告 .......................................................................................... s-11 1.3.2.2 注意 .......................................................................................... s-12 1.3.3 维护时的警告及注意..................................................................... s-13 1.3.3.1 警告 .......................................................................................... s-13 1.3.3.2 注意 .......................................................................................... s-14 1.3.3.3 注释 .......................................................................................... s-14
支持向量机优化算法与大数据处理的技巧与策略
支持向量机优化算法与大数据处理的技巧与策略支持向量机(Support Vector Machine,简称SVM)是一种常用的机器学习算法,它在分类和回归问题中都有广泛的应用。
然而,随着大数据时代的到来,传统的SVM算法在处理大规模数据时面临着挑战。
本文将介绍支持向量机优化算法以及大数据处理的技巧与策略。
一、支持向量机优化算法支持向量机的核心思想是找到一个最优的超平面,将不同类别的样本分隔开。
在传统的SVM算法中,常用的优化算法有序列最小最优化(Sequential Minimal Optimization,简称SMO)和梯度下降法。
SMO算法通过将大优化问题分解为多个小优化子问题来求解,从而降低了计算复杂度。
而梯度下降法则通过迭代的方式逐步优化模型参数,直到达到最优解。
然而,在处理大规模数据时,传统的SVM算法存在着计算复杂度高、内存消耗大等问题。
为了解决这些问题,研究人员提出了一系列的优化算法,如基于并行计算的SVM算法、核函数近似算法等。
这些算法通过利用并行计算和近似计算的技术,加速了SVM算法的训练过程,提高了处理大规模数据的效率。
二、大数据处理的技巧与策略在处理大数据时,除了优化算法,还需要考虑数据处理的技巧与策略。
以下是一些常用的技巧与策略:1. 数据预处理:在进行支持向量机训练之前,需要对数据进行预处理。
常见的预处理方法包括数据清洗、特征选择和特征缩放等。
数据清洗可以去除异常值和噪声,提高模型的鲁棒性;特征选择可以选择对分类任务有用的特征,减少计算复杂度;特征缩放可以将不同特征的取值范围统一,避免某些特征对模型的影响过大。
2. 并行计算:在处理大规模数据时,可以利用并行计算的技术来加速计算过程。
例如,可以将数据划分为多个子集,分别在不同的计算节点上进行计算,最后将结果进行合并。
这样可以充分利用计算资源,提高计算效率。
3. 分布式存储:在处理大规模数据时,传统的单机存储已经无法满足需求。
python svm参数
python svm参数Python SVM参数支持向量机(Support Vector Machine, SVM)是一种常用的监督学习算法,用于分类和回归问题。
在Python中,我们可以使用scikit-learn库来实现SVM模型。
在使用SVM模型时,选择合适的参数是非常重要的,本文将详细介绍Python SVM模型中常用的参数。
1. 核函数(kernel)核函数是SVM模型中的一个重要参数,它用于将输入空间映射到高维特征空间。
常用的核函数有线性核函数、多项式核函数、高斯核函数等。
在scikit-learn库中,可以通过kernel参数来选择不同的核函数,默认为径向基函数(Radial Basis Function, RBF)。
选择合适的核函数可以提高模型的性能。
2. 惩罚参数(C参数)惩罚参数C是SVM模型中的另一个重要参数,它控制了错误分类样本的惩罚程度。
C越大,错误分类的惩罚越大,模型越倾向于选择较小的间隔来最小化错误分类样本的数量;C越小,错误分类的惩罚越小,模型越倾向于选择较大的间隔来最小化间隔内的错误分类样本数量。
在scikit-learn库中,可以通过C参数来设置惩罚参数的值,默认为1.0。
3. gamma参数对于使用RBF核函数的SVM模型,gamma参数用于控制高斯核的宽度,即决定了样本对模型的影响范围。
gamma越大,模型对于离样本较近的点的影响越大,决策边界将更加准确,但可能过拟合;gamma越小,模型对于离样本较远的点的影响越大,决策边界可能过于简单。
在scikit-learn库中,可以通过gamma参数来设置gamma的值,默认为"scale",表示根据特征数量自动选择合适的gamma。
4. 类别权重(class_weight)类别权重参数用于解决不均衡数据集的问题。
在某些情况下,数据集中的不同类别样本数量差异较大,这会导致模型对于数量较多的类别更加关注,忽视数量较少的类别。
svm的超参数
svm的超参数
以下是一些常用的SVM超参数:
1. C(惩罚参数):C是SVM中的正则化参数,控制了分类错误的惩罚程度。
较大的C值会导致更严格的边界和更少的错误容忍,可能导致过拟合;而较小的C值则允许更多错误,可能导致欠拟合。
2. kernel(核函数):SVM可以使用不同的核函数来处理非线性问题。
常见的核函数包括线性核函数、多项式核函数和径向基函数(RBF)核函数。
选择适当的核函数依赖于数据集的特点和问
题的复杂性。
3. gamma(RBF核函数的参数):gamma控制RBF核函数的决策边界的弯曲程度。
较小的gamma值会导致决策边界更平滑,较
大的gamma值会导致决策边界参考更近的数据点。
4. degree(多项式核函数的参数):对于多项式核函数,degree 参数定义多项式的次数。
较低的次数可以防止高阶特征的过拟合,但可能无法捕捉到更复杂的模式。
5. coef0(多项式和sigmoid核函数的参数):coef0控制了多项式和sigmoid核函数的影响程度。
它通常与gamma一起使用,可以调节核函数的非线性特性。
这些超参数的选择需要结合数据集的特征和问题的要求进行调整和优化。
通常可以使用交叉验证等技术来选择最佳的超参数组合。
支持向量机中常用的核函数及选择技巧
支持向量机中常用的核函数及选择技巧支持向量机(Support Vector Machine,简称SVM)是一种常用的机器学习算法,在许多领域中都有广泛的应用。
核函数是SVM中的一个重要概念,它能够将原始数据映射到高维空间中,从而使得数据在低维空间中线性不可分的问题变得线性可分。
本文将介绍SVM中常用的核函数及其选择技巧。
一、线性核函数线性核函数是SVM中最简单的核函数之一,它将数据映射到原始特征空间中,不进行任何映射。
当数据在原始特征空间中是线性可分的时候,线性核函数是一种很好的选择。
但是在实际应用中,线性可分的情况并不常见。
二、多项式核函数多项式核函数是一种常用的非线性核函数,它将数据映射到高维空间中,通过引入高次项来处理线性不可分的问题。
多项式核函数的形式为K(x, y) = (x·y + c)^d,其中d为多项式的次数,c为常数项。
选择合适的多项式次数和常数项是关键,过小的次数可能无法很好地拟合数据,而过大的次数则容易导致过拟合。
三、高斯核函数高斯核函数(也称为径向基函数核)是SVM中最常用的核函数之一,它能够将数据映射到无穷维的特征空间中。
高斯核函数的形式为K(x, y) = exp(-γ||x-y||^2),其中γ为控制函数衰减速度的参数。
高斯核函数的优势在于它能够处理任意复杂的非线性问题,并且具有较好的鲁棒性。
选择合适的γ值是关键,过小的γ值可能导致欠拟合,而过大的γ值则容易导致过拟合。
四、sigmoid核函数sigmoid核函数是一种常用的非线性核函数,它将数据映射到无穷维的特征空间中。
sigmoid核函数的形式为K(x, y) = tanh(αx·y + c),其中α和c为参数。
sigmoid核函数在某些情况下可以取得不错的效果,但是相对于高斯核函数来说,它的性能较差。
因此,在实际应用中,一般更倾向于使用高斯核函数。
在选择核函数时,需要根据具体的问题和数据集的特点来进行选择。
svm的几种核函数代码
在Python的Scikit-Learn库中,支持向量机(SVM)的核函数主要有以下几种:
1. 线性核函数(Linear Kernel)
```python
from sklearn import svm
clf = svm.SVC(kernel='linear')
```
2. 多项式核函数(Polynomial Kernel)
```python
from sklearn import svm
clf = svm.SVC(kernel='poly', degree=3)
```
其中,`degree`参数表示多项式的阶数。
3. 径向基函数(Radial basis function,RBF)或高斯核函数(Gaussian Kernel)
```python
from sklearn import svm
clf = svm.SVC(kernel='rbf')
```
4. Sigmoid核函数(Sigmoid Kernel)
```python
from sklearn import svm
clf = svm.SVC(kernel='sigmoid')
```
在代码中,`svm.SVC()`函数用于创建一个SVM分类器,`kernel`参数用于指定核函数。
在选择核函数时,需要考虑你的数据和问题。
例如,RBF核(也称为高斯核)在许多情况下都能工作得很好,但其他核可能更适合特定类型的数据。
贝叶斯超参数优化 多层感知器
贝叶斯超参数优化是一种用于自动调整机器学习模型超参数的优化技术。
它使用贝叶斯概率理论来估计超参数的最佳值,以优化模型的性能。
多层感知器(MLP)是一种常用的神经网络模型,由多个隐藏层组成,每个层包含多个神经元。
MLP可以用于分类、回归等多种任务。
当使用贝叶斯超参数优化来调整MLP的超参数时,通常会选择一些常见的超参数,如学习率、批量大小、迭代次数等。
贝叶斯优化器会根据这些超参数的性能,选择下一个可能的最佳值。
它通过在每个步骤中随机选择少量的超参数组合,而不是搜索每个可能的组合,来提高效率。
在实践中,贝叶斯超参数优化通常使用一种称为高斯过程回归(Gaussian Process Regression)的方法,该方法可以估计每个超参数的可能值以及它们的概率分布。
然后,根据这些信息选择下一个超参数的值,以最大化模型性能的预期改善。
使用贝叶斯超参数优化可以自动调整超参数,避免了手动调整的困难和耗时。
此外,它还可以帮助找到更好的超参数组合,从而提高模型的性能和准确性。
这对于机器学习任务的实验和开发非常重要,因为它可以帮助快速找到最佳的模型配置。
如何在强化学习算法中处理多目标优化问题(十)
强化学习是一种通过试错学习来提高智能体在某个环境中的表现的机器学习方法。
在强化学习中,智能体根据环境的反馈来调整自己的行为,从而最大化获得的奖励。
强化学习算法在单目标优化问题中已经取得了一定的成功,但是在处理多目标优化问题时遇到了一些挑战。
本文将探讨如何在强化学习算法中处理多目标优化问题。
多目标优化问题是指在优化过程中需要同时考虑多个目标函数的最优化问题。
在实际应用中,很多问题都涉及到多个相互关联的目标,例如在设计机器人控制器时需要同时考虑速度和能耗,或者在金融投资中需要同时考虑风险和回报。
传统的强化学习算法往往只能处理单目标优化问题,因此如何在强化学习中处理多目标优化问题成为了一个热门的研究方向。
一种常见的处理多目标优化问题的方法是将多个目标函数融合成一个单一的综合目标函数。
这种方法的优点是能够将多个目标函数之间的关系考虑在内,但是也存在一些问题。
首先,不同目标函数之间可能存在矛盾,这样融合后的综合目标函数可能会导致不合理的结果。
其次,融合多个目标函数通常需要人工设定权重,这样的权重通常是主观的,并且可能会对最终结果产生较大影响。
另一种处理多目标优化问题的方法是使用多目标强化学习算法。
多目标强化学习算法通过在每一步中同时优化多个目标函数来解决多目标优化问题。
在每一步中,智能体都会根据多个目标函数的反馈来调整自己的行为,从而逐步逼近多个目标函数的最优解。
多目标强化学习算法的优点是能够同时考虑多个目标函数,不需要人工设定权重,更加符合真实世界的复杂性。
然而,多目标强化学习算法也面临一些挑战,例如如何有效地在多个目标函数之间进行权衡,如何处理目标函数之间的矛盾等。
针对多目标强化学习算法的挑战,研究者们提出了一系列解决方案。
其中一种常见的解决方案是使用帕累托最优解集。
帕累托最优解集是指在多目标优化问题中,所有不能被其他解支配的解构成的集合。
帕累托最优解集可以帮助智能体找到一个在多个目标函数中都较优的解。
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Optimising multiple kernels for SVM byGenetic ProgrammingLaura Dios¸an1,2,Alexandrina Rogozan1and Jean-Pierre Pecuchet12LITIS,EA4108,INSA,Rouen,France1Babes¸-Bolyai University,Cluj-Napoca,Romanialauras@cs.ubbcluj.ro,{arogozan,pecuchet}@insa-rouen.frAbstract.Kernel-based methods have shown significant performances in solv-ing supervised classification problems.However,there is no rigorous methodol-ogy capable to learn or to evolve the kernel function together with its parame-ters.In fact,most of the classic kernel-based classifiers use only a single kernel,whereas the real-world applications have emphasized the need to consider a com-bination of kernels-also known as a multiple kernel(MK)-in order to boostthe classification accuracy by adapting better to the characteristics of the data.Our aim is to propose an approach capable to automatically design a complexmultiple kernel(CMK)and to optimise its parameters by evolutionary means.Inorder to achieve this purpose we propose a hybrid model that combines a Ge-netic Programming(GP)algorithm and a kernel-based Support Vector Machine(SVM)classifier.Each GP chromosome is a tree that encodes the mathemati-cal expression of a MK function.Numerical experiments show that the SVMinvolving our evolved complex multiple kernel(eCMK)perform better than theclassical simple kernels.Moreover,on the considered data sets,our eCMK out-perform both a state of the art convex linear MK(cLMK)and an evolutionarylinear MK(eLMK).These results emphasize the fact that the SVM algorithmrequires a combination of kernels more complex than a linear one.1IntroductionVarious classification techniques have been used in order to detect correctly the labels associated to some items.Kernel-based techniques(such as Support Vector Machine (SVM)[1])are an example of such intensively explored classifiers.These methods represent the data by means of a kernel function,which defines similarities between pairs of data[2].One reason for the success of kernel-based methods is that the kernel function takes relationships that are implicit in the data and makes them explicit,the result being that the detection of patterns takes place more easily.The selection of an appropriate kernel K is the most important design decision in SVM since it implicitly defines the feature space F and the mapφ.An SVM will work correctly even if we do not know the exact form of the features that are used in F. The performance of an SVM algorithm depends also on several parameters.One of them,denoted C,controls the trade-off between maximizing the margin and classifying without error.The other parameters regard the kernel function.For simplicity,Chapelle in[3]has proposed to denote all these parameters as hyper parameters.All that hyperparameters have to be tuned.This is a difficult problem,since the estimate of the error on a validation set is not an explicit function of these parameters.The selection of an optimal kernel function and the values of the hyper parameters is known in literature as model selection[3].This task is usually performed by train-ing the classifier with different functions picked up from a range of kernels and several parameter values from a discrete set,which isfixed a priori.The optimal model corre-sponds to the configuration that generates the best classification performance by using a cross-validation technique[3].Nevertheless,a simple kernel may not be always suitable especially for very complex classification problems like those related to multi-modal heterogeneous data.The real-world applications have emphasized the need to consider a combination of kernels,denoted by multiple kernel(MK)[4,5].Recent research works have already shown that the MKs improve the performance of the SVM classifiers due to theirflexibility,allowing for a better learning of complex and heterogeneous data.In addition,the optimisation of the hyper parameters plays a very important part.The automatic MK designing is more than a simple kernel selection:in the MK framework the best expression of the kernel function is learnt as a more or less complex combination of simple kernels.In the same time,the optimal values of the hyper param-eters are found.One has to answer several important questions concerning the design of a MK:It is possible to learn the MK function by using some training annotated data? And,in the case of a positive answer,What kernels have to be used within an MK for a given classification problem?How tofind the optimal parameters of the simple kernels involved in this combination?and What allows for better classification performances: a linear MK or a complex MK?If the answer for thefirst question can be found in the literature[4,5,6,7,8,9],the answer of the last ones will be given in this paper.Therefore we choose to use the evolutionary framework in order to discover the optimal expression and its parameters of an MK function for several given problems. We combine the Genetic Programming(GP)[10]and the SVM algorithms[1]within a two-level hybrid model.The aim of the model we propose is tofind the best MK func-tion and to optimise its parameters,but also to adapt the regularisation kernel parameter C.These three objectives are achieved simultaneously because each GP chromosome encodes the expression of a complex multiple kernel(CMK)and its parameters.The GP-kernel is involved into a standard SVM algorithm to be trained in order to solve a particular classification problem.After an iterative process which runs more genera-tions,an optimal evolved complex multiple kernel(eCMK∗)is provided.The proposed combination of kernels could be learnt from thousands of examples while combining hundreds of kernels within reasonable time.The eCMK we introduce is compared not only to several well-known simple kernels,but also to a convex linear MK(cLMK)[4] and to an evolved linear MK(eLMK)[7].We will show that our model is able tofind more efficient complex MKs on the considered data sets.The paper is organized as follows:The related work is presented in Section2.Sec-tion3outlines the theory behind SVM classifiers giving a particular emphasis to the kernel functions.Section4describes our technique for evolving CMKs.This is fol-lowed by Section5where the results of the experiments are presented and discussed. Finally,Section6concludes our paper.2Related workAn MK is in fact a combination of several simple kernels.This combination could be either linear or complex.Regarding the linear combination,each simple kernel is involved with a weight that represents its relative influence/importance in the LMK. The optimal weights of the simple kernels included in an LMK have been found by convex[4,5,6,3,11]or evolutionary methods[7,12].About the shape of the complex combinations of kernels,to the best of our known, the genetic algorithms(GAs)[8,9]have only been used in order to learn the expression of an MK function.As regards the optimisation of the hyper-parameters,extensive exploration such as performing line search for one hyper-parameter or grid search for two hyper-parameters is frequently applied.However,this search processes usually require training the model several times with different hyper-parameter values and hence is computationally pro-hibitive especially when the number of candidate values is large.Because of the compu-tational complexity,grid search is only suitable for the adjustment of very few param-eters.More elaborated techniques for optimising hyper-parameters are the gradient-based approaches[3].Different optimisation criteria have been used:minimize the leave-one-out error[1],minimax(maximize the radius margin bound and minimize the validation or the leave-one-out errors)[3]or minimize the CV error[1].Several promis-ing recent approaches[13,14,15]are based on regularisation path algorithms that can trace the entire solution path as a function of the hyper-parameter without having to train the model multiple times.Evolutionary algorithms have also been used in order to optimise the hyper parameters of an SVM classifier[16,17].There are very few approaches that deal with both the problem of hyper param-eter optimisation and of MK function learning.Ong et al.[11]have shown that the MK function is a linear combination of afinite number of pre-specified hyper-kernel evaluations.The semi definite programming(SDP)approach[4,5,13,18]is applied for learning MK seen as a linear combination of positive semi definite matrices.Similar to this idea,Bousquet and Herrmann[19]further restricts the class of kernels to the convex hull of the kernel matrices normalized by their trace.The genetic algorithms have also been used in order to optimise both the MK shape and its hyper parameters[8,9].In fact,other than a combination of kernels through different operations,these GA-based approaches could optimised the hyper parameters of the SVM algorithm.3Support Vector MachinesInitially,the SVM algorithm has been proposed for solving binary classification prob-lems[1,20].Later,these algorithms have been generalized for multi-classes problems. Consequently,we will explain the theory behind SVM only on binary-labelled data.Suppose the training data has the following form:D=(x i,y i)i=1,m ,where x i∈ drepresents an input vector and each y i,y i∈{−1,1},the output label associated to the item x i.The SVM algorithm maps the input vectors to a higher dimensional space where a maximal separating hyper-plane is constructed[21].Learning the SVM means to minimize the norm of the weight vector w under the constraint that the trainingitems of different classes belong to opposite sides of the separating hyper-plane.Since y i ∈{−1,+1}we can formulate this constraint as:y i (w T x i +b )≥1,i =1,...,m.The items that satisfy this equation in case of equality are called support vectors since they define the resulting maximum-margin hyper-planes.To account for misclassifica-tion,the soft margin formulation of SVM has introduced some slack variables ξi ∈ –see Eq.(1).Moreover,the separation surface has to be nonlinear in many classification problems.The SVM algorithm can be extended to handle nonlinear separation surfaces by using a feature function φ(x ).The SVM extension to nonlinear data sets is based on mapping the input variables into a feature space F of a higher dimension and then performing a linear classification in that higher dimensional space.The important prop-erty of this new space is that the data set mapped by φbecomes linearly separable if an appropriate feature function is used,even when that data set is not linearly separable in the original space.Hence,to construct a maximal margin classifier one has to solve the convex quadratic programming problem encoded by Eq.(1),which is the primal formulation of it:minimise w,b,ξ12w T w +C m i =1ξi subject to:y i (w T φ(x i )+b )≥1−ξi ,ξi ≥0,∀i ∈{1,2,...,m }.(1)The coefficient C is a tuning parameter that controls the trade off between maximizing the margin and classifying without error.The primal decision variables w and b define the separating hyper-planes.Instead of solving Eq.(1)directly,it is a common prac-tice to solve its dual formulation described by Eq.(2),where a i denotes the Lagrange variable for the i th constraint of Eq.(1):maximise a ∈ m m i =1a i −12 m i,j =1a i a j y i y j φ(x i )φ(x j )subject to m i =1a i y i =0,0≤a i ≤C,∀i ∈{1,2,...,m }.(2)The optimal separating hyper-plane f (x )=w T φ(x )+b ,where w and b are determined by Eqs.(1)or (2)could be used in order to classify the un-labelled input data:y k =sign x i ∈Sa i y i φ(x i )φ(x k )+b(3)where S represents the set of support vector items x i .Because not all input data-points are linear separable,it is suitable to use a kernel function.Cf.[2]a kernel is a function K ,such that K (x,z )= Φ(x ),Φ(z ) for all x,z ∈ d .Note that all we required are the results of such an inner product.Therefore we do not even need to have an explicit representation of the mapping φ,nor to know the nature of the feature space.The only requirement is to be able to evaluate the kernel function on all the pairs of data items,which is much easier than computing the coordinates of those items in the feature space.Evaluating the kernel yields a symmetric,positive semi definite matrix known as the kernel or Gram matrix [22].In order to obtain an SVM classifier with kernels,one has to solve the following optimization problem:maximise a ∈ m m i =1a i −12 m i,j =1a i a j y i y j K (x i ,x j )subject to m i =1a i y i =0,0≤a i ≤C,∀i ∈{1,2,...,m }.(4)In this case,Eq.(3)becomes:y k=signx i∈Sa i y i K(x i,x k)+b.Table1.The expression of several classical kernels.Kernel name Kernel expressionPolynomial K P ol(x,z)=(x T·z+coef)dRadial basis function K RBF(x,z)=exp(−σ|x−z|2)Sigmoid K Sig(x,z)=tanh(σx T·z+r)4The model for evolving complex MKsThe model we propose can be used in order to discover the optimal expression of an eCMK.This model involves a hybrid approach,which combines a GP algorithm and an SVM classifier.Each GP chromosome is a tree that encodes the mathematical ex-pression of an eCMK to be used by the SVM algorithm.The quality of a GP individual is given by the classification accuracy computed through running the SVM on the vali-dation set in order to solve a particular classification problem.The hybrid approach is structured on two levels:a macro level and a micro level(see Figure1(a)).The macro level algorithm is a standard GP[10],which is used in order to evolve the mathematical expression of a CMK.We use steady-state evolutionary model[23] as an underlying mechanism for our GP implementation.The evolutionary algorithm starts by an initialisation step for creating a random population of individuals.The fol-lowing steps are repeated until a given number of generations/iterations are reached: two parents are selected by using a binary selection procedure;the parents are recom-bined in order to obtain an offspring O;the offspring is than considered for mutation; the new individual O∗(obtained after mutation)replaces the worst individual W in the current population if O∗is better than W.The micro level algorithm is an SVM classifier.The original implementation of the SVM algorithm proposed in libsvm[24]allows the use of several well-known kernels (linear,polynomial,RBF and sigmoid,respectively,kernels)–see Table1.In numerical experiments,we also use a modified version of this algorithm,which is based on our evolutionary CMK.The quality of each GP individual is computed by running the SVM algorithm embedding the eCMK encoded in the current chromosome.The accuracy rate computed by the classifier(on the validation set)represents thefitness of the GP tree.4.1The GP representation of an MKIn our model,the GP chromosome is a tree encoding the mathematical expression of an eCMK and its parameters.The tree-based representation of an MK allows for a larger search space of kernel combinations than an array-based representation.However,we constrained the GP individual representation to satisfy the kernel algebra[2](regarding the positiveness and the symmetry of the Gram matrix required by valid kernels).(a)(b)Fig.1.a)Sketch of our hybrid approach;b)A GP chromosome that encodes the CMK expression:(Kθ2(x,z)+o1)×s1×Kθ2(x,z)×(Kθ3(x,z)×Kθ2(x,z)+o2).The approach we propose is based on a particular type of GP tree:its leaves contain either a simple kernel or a constant,where a kernel is a function with two arguments (x and z)that represent the input vectors.Note that a GP tree must contain at least one kernel in its leaves,otherwise the obtained expression will perform any dot product between the input vectors x and z.The leaves of the tree contain elements from the terminal set(TS),while the internal nodes contain elements from the function set(FS).For a better adaptation to the classification problem,our terminal set contains not only the classic simple kernels,but also some ephemeral random constants[10]:T S= KT S∪{o i,s j},where KTS represents the terminal set that corresponds to those sim-ple kernels(such as linear kernel,polynomial kernel,radial basis function(RBF)ker-nel,sigmoid kernel–see Table1),o i are offset(shifting)coefficients that control the threshold of the mapping from the original space into the feature space F and s i are scaling coefficients that control the relative influence of the simple kernels in the eCMK expression.Both types of coefficients must be represented by positive real values.Each simple kernel has associated a set of parametersθthat can affect the perfor-mance of the SVM algorithm.Therefore,we will consider more kernels for the TS, but with different parameters.The RBF kernel has only a parameter–the bandwidthσ(in this caseθ={σ}).The sigmoid kernel has two parameters:the bandwidthσand the shifting coefficients r that controls the threshold of the mapping(θ={σ,r}).The polynomial kernel has only a parameter:the degree d(θ={d})–see Table1.In order to deal with shape and parameter optimisation,our solution is to consider in the TS different simple kernels with different parametersθ.We will denote these kernels as parametrised kernels Kθ.Thus,the GP algorithm will be able to discover the best eCMK expression by combining the best parametrised simple kernels.The function set contains three operations(F S={+,×,exp})that preserve the key properties of a kernel function.The theory of kernel algebra also specifies the power function,but this operation(with a natural exponent)can be easily obtained as a re-peated multiplication.An example of a GP chromosome is depicted in Figure1(b). Although we have used F S={+,×,exp}and T S={Kθ1,Kθ2,Kθ3,o,s}for our GP chromosome representation,only two functions(+and×),two kernels(Kθ2and Kθ3)and three constants are actually involved in the current chromosome that represents the expression of the eCMK iter,ind(x,z).4.2Genetic operationsInitialization.We have used the grow method,which is a recursive procedure,in order to initialize a GP individual.We have chosen this initialisation method,which is well known in the literature,for its robustness.The root of each GP tree must be a function from the FS.If a node contains a function,then its children are initialized either with another function or with a terminal(a kernel or a constant).The initialization process is stopped at the maximal depth of the GP tree.The leaves of the GP tree are initialised with terminals taken from the TS.At least one leaf of the GP tree has to contain a kernel in order to obtain a valid expression of the MK.The maximal kernel depth has to be large enough in order to ensure an important search space for the optimal expression of a CMK.Crossover.We use the crossover operator in order to assure an important diversity of the eCMK s.The crossover is performed in a tree-structure preserving way in order to guarantee the syntactical validity of the offspring.Our model uses a one-cutting point crossover with the particularity that the offspring has to contain at least one kernel in its leaves.Mutation.The purpose of the mutation operator is to produce a local small pertur-bation of the current chromosome.A cutting point is randomly chosen:the sub-tree belonging to that point is deleted and a new sub-tree is grown there by applying the same random growth process that was used in order to generate the initial population. Note that the maximal depth allowed for the GP trees limits the growth process of the sub-tree.The mutation operator may generate new constants at any point in a run,like in Koza’s implementation[10].In our model,these ephemeral random constants are rep-resented by the scaling and offset coefficients.Note that in our model the initialization, recombination and mutation operators always generate valid eCMK s.4.3Fitness assignmentThe evaluation of the chromosome quality is based on a validation process.We must therefore provide some information about the data set partitioning before describing thefitness assignment process.Each data sample was randomly divided into two sets: a training set(80%)-for model building-and a testing set(20%)-for performance assignment.The training set was then randomly partitioned into learning(2/3)and val-idation(1/3)parts.Each eCMK encoded by a GP tree is taken into consideration in order to learn the corresponding SVM model on the learning subset and for its classification perfor-mance assignment on the validation subset.Therefore,the quality of an eCMK,which is the current GP chromosome,can be measured by the classification accuracy rate(the number of correctly classified items over the total number of items)computed on the validation data set.Note that we are dealing with a maximization problem:the quality of the MK is proven by the accuracy of the SVM algorithm that uses the respective ker-nel.At the end of all GP generations(iterations),the optimal CMK,provided by thebest GP chromosome,denoted as eCMK∗,is involved again into the SVM classification algorithm on the test data set.4.4Comparison to the previous modelsThe model we propose combines a GP technique with an SVM classifier.The idea of a hybrid approach GP+SVM is not new,but the representation that we proposed is novel.Our approach is more general than the previous ones based on GP used in order to evolve the expression of a kernel function[25,26,27].This time our purpose is to discover a new complex MK function and not only a simple one.The GP trees that encode the MK s are more elaborated since they could contain,in their leaves,other standard kernels whose good performance has been already proven.Several important remarks can be also made regarding our previous eLMK model presented in[7]and the eCMK model we propose in this paper.The eLMK is a com-bination of kernels and it can be only linear,while the eCMK is a more complex one. The objective function is also different in these models:the GP algorithm used in the eCMK model optimises the shape and the parameters of an MK function,while the GA has optimised only the weights of a linear combination of kernels[7].Moreover,the expression of the CMK obtained by a GA-based model in[8,9]could be actually less complex than that we are evolving now.Our approach is able tofind a more adapted MK expression due to:a larger set of operations involved in the expres-sion of the eCMK(+,×,exp).The power function with an integer exponent involved in the GA-based eCMK model[8,9]appears implicitly in our GP-based approach due to the tree-based representation of the MK;this representation is able to generate it by itself as a repeated multiplication.A more complex form of the MK expression is due to both the GP tree-based representation and the coefficients in the expression of a CMK.A better adaptability of the CMK to the data is the third difference-the previous GA-based eCMK model forces at least the polynomial and the ANOV A kernels to appear in the expression of the MK.Our GP-based approach for eCMK s allows,according to the data and their characteristics,to chose those simple kernels to be involved in the combination(either all the kernels,or just a few of them).5Experiments and discussionWe have evaluated our eCMK learning approach on several data sets taken from Ma-chine Learning Repository UCI and Statlog data sets.These data sets were chosen in order to allow comparisons with a state-of-the-art LMK s proposed in[4]and with an evolutionary LMK proposed in[7].These data sets are also widely used in the classifica-tion community.All the data sets relate to binary-classification problems,but they have different sizes(the number of items and the number of characteristics)and they belong to differentfields:medical,economical,and geographic:classification of radar returns from the ionosphere(P1),breast cancer classification(P2),heart disease diagnosis(P3), classifications of personal income(P4)and(P5).A population of50individuals is evolved during50generations,which is a reason-able limit in order to assure the diversity of our evolutionary complex multiple kernels(eCMK s).We have also limited the maximal depth of a GP tree to10levels,which al-lows us to consider complex combinations of maximum210kernels in reasonable time. We have worked with the binary tournament mechanism for the chromosome selec-tion.The crossover and mutation operations are performed by0.8and0.3,respectively, probabilities.Research works have shown that the optimisation of the kernel parameters together with the optimisation of the kernel expression(shape)are the most important steps to be considered when building an SVM classifier.Therefore,we use a method proposed in [3]in order to initialise the regularisation coefficient.A good value for the C parameter could be the inverse of the empirical variance s2of the data in the feature space[3]. We use this value also in the numerical experiments performed in order to evolve the expression of an eCMK function.5.1Evolving the complex multiple kernel functionIn thisfirst experiment,our aim is to evolve a complex multiple kernel eCMK.Two different terminal sets are used in order to evolve different combinations:a terminal set that contains only several simple kernels KTS and a mixed terminal set that contains not only simple kernels,but also some constants MT S=KT S∪{c1,c2,...c n}.Note that in our experiments,these constants could be either scaling or shifting coefficients. Therefore,the TS s used in our numerical experiments are:1.a T S composed by several simple kernels with different parameters KT S={KθP ol ,KθRBF ,KθSig}where the parametersθof each simple kernel have been consideredin some discrete ranges:for the degree d of the Polynomial kernel15values(from 1to15)are considered,for the bandwidthσof the RBF kernel the following val-ues:σqt=q·10t,q={1,2,...,9},t={−5,−4,...,−1}are considered and for the sigmoid kernel all the combination betweenσand r,where theσqt and the r=10u,u∈{−1,0,1}are taken into account.2.a T S with different standard kernels and constants MT S=KT S∪{c1,c2,...,c n}.We have to note several things about the constant values c i.Mercer conditions[22] impose these constants to be positive.The[0,1]range was suggested in[4,7]for all the constants as the authors have represented the relative weights of the simple kernels (SK s)involved into a linear MK(LMK).In our case,we have to deal with some scal-ing and shifting coefficients that can appear or not in the expression of the eCMK s. Therefore,several positive intervals have been considered for these coefficients in our experiments[0,1],[0,10]and[0,100],the best seems to be the[0,1]range.During dif-ferent runs,various expressions of the eCMK function are obtained,all of them with about the same complexity.The performances of the eCMKs based on various TS s are presented in Table2: thefirst two rows contain the accuracy rates(for each problem)computed by the SVM algorithm involving our eCMK on the test set(unseen data).This eCMK is the best MK(eCMK∗)obtained at the end of the evolutionary process on the validation set (the best GP chromosome from the last generation).In Table2we also present the performances of three classic kernels for all the test problems(the last three rows).Weemphasize the fact that the value of the penalty error C is adapted to the data and other parameters involved in each simple kernel were optimised in order to achieve the best classification performances.This allows us to verify if our eCMK s outperform these optimised simple kernels and then to measure the improvements.In addition,Table2 displays the corresponding confidence intervals(on the test set of each problem).Table2.The accuracy rate of various kernels.Thefirst two rows present the accuracy rates computed by the SVM algorithm embedding the eMK.The last three rows con-tain the performances of the simple kernels for each test problem.P1P2P3P4P5Multiple kernels KTS86.11±1.1397.81±0.1386.98±0.5184.27±0.1486.93±0.19 MTS91.67±0.9098.03±0.1386.98±0.5184.38±0.1488.99±0.18Simple kernels Kpol77.77±1.3697.58±0.1485.79±0.5384.26±0.1486.24±0.20 Krbf80.55±1.2997.81±0.1385.21±0.5483.65±0.1483.49±0.21 Ksig66.67±1.5497.81±0.1377.91±0.6382.73±0.1484.52±0.21The values from Table2indicate that the eCMK s always perform better than the optimised simple kernels.This is a very important result,if we take into account the fact that GP algorithm has the possibility to choose among the simple kernels and their parameters.In addition,by taking into account different T S compositions,we can re-mark that the eCMK s based on a complex expression that contains simple kernels and coefficients seem to perform slightly better than the eCMK s based only on simple ker-nels(MTS KTS).Therefore,it seems to be efficient to combine the kernels by the coefficients.Thus,we are tempted to promote the eCMK based on a mixed TS to the detriment of the eCMK based only on kernels.5.2Comparison between the complex evolved MKs and the linear MKsWe aim to compare the improvements obtained by the SVM classifier which involves our most promising eCMK∗s based on MTS with both the state of the art convex LMK [4]and the evolutionary LMK already proposed in[7].In order to emphasize the improvements obtained by involving an MK in the SVM algorithm,an average performance improvement(∆)is computed for each MK as the mean of the improvementsδi for all the problems.Note thatδi is the difference between the accuracy rate computed by the SVM algorithm with an MK(Acc MK)and the ac-curacy rate computed by the same SVM algorithm,but with a simple human-designedkernel(SK)for the i th problem:δi=Acc i MK−Acc i SKAcc iSK ,i=1,5,and∆=5i=1δi5,where SK could be one of the considered simple kernels:K P ol,K RBF and K Sig and MK could be one of the MKs:eCMK-the evolutionary complex multiple kernel pro-posed in this paper based on MTS,eLMK-the evolutionary linear multiple kernel[7] and cLMK-the convex linear multiple kernel[4].。