PMF正交矩阵因子分解软件翻译

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tecplot本征正交分解方法

tecplot本征正交分解方法

tecplot本征正交分解方法

### Tecplot本征正交分解方法

#### 导语

在工程与科学计算领域,数据分析与可视化是至关重要的步骤。Tecplot 是一款广泛使用的数值数据可视化软件,它支持多种高级数据分析技术,其中本征正交分解(POD)是处理复杂数据模式的一种有效方法。本文将详细介绍Tecplot中本征正交分解方法的原理及其应用。

#### 本征正交分解(POD)简介

本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,简称POD),又称主成分分析(PCA),是一种统计方法,旨在将一组变量分解为几个彼此不相关的线性组合,这些线性组合能够在最大程度上解释数据的方差。

#### Tecplot中POD的应用

在Tecplot中,POD通常用于以下场景:

1.**数据降维**:通过识别最重要的本征模式来简化数据集,从而降低数据的维度。

2.**特征提取**:从复杂数据中提取关键特征,以便进行进一步分析。

3.**流场可视化**:在流体力学中,利用POD分解识别流场中的主要结构特征。

#### Tecplot实施POD的步骤

1.**数据准备**:在Tecplot中导入或生成要分析的数据集。

2.**数据预处理**:如果数据集是非结构化的,可能需要进行平滑或插值

处理,以提高分析的准确性。

3.**设置POD分析**:

- 确定要分析的数据集范围。

- 选择适当的变量进行分解。

- 设定本征值的计算方法和收敛标准。

4.**执行POD分解**:通过Tecplot的内置算法进行计算,生成一系列本征值和对应的本征向量。

因子分析—spss软件

因子分析—spss软件
如果大部分原有变量的变量共同度均较高如高亍07则说明提取的因子能够很好的反应原有变量的大部分信息如70以上也可以说是衡量因子分析的重要指标因子的方差贡献因子分析模型中第j列因子负载的平方和gj称为因子fj对所有原变量的贡献
因子分析——spss软件
要点
➢因子分析原理
➢用spss软件解决因子分析问题
• 事物是普遍联系的在高纬度空间描述事物比在低纬度的 空间中描述事物更客观,却更困难。这一矛盾如何解决 的呢?
• 以下是我国各省市综合发展情况做因子分析。数据表中选取
了六个指标分别是:人均GDP(元)X1,新增固定资产(亿 元)X2,城镇居民人均年可支配收入(元)X3,农村居民机 家庭纯收入(元)X4,高等学校数量(所)X5,卫生机构数 量(所)X6。
因子分析与主成分分析
• 主成分分析是通过变换把注意力集中在具有较大变差的那些 主成分上,而舍弃那些变差较小的主成分;因子分析是因子 模型把注意力集中在少数不可预测的潜在变量(及公共因子 上)。而舍弃特殊因子。
• 主成分的各系数是唯一确定的。正交的,不可以对系数矩阵 进行任何的旋转,且系数大小并不代表原变量与主成分的相 关程度。而因子模型的系数矩阵是不唯一的,可以进行旋转, 且该矩阵表明了原变量与公共因子的相关程度
• 综合排名根据第一主成分的得分排名,若第一主成分不能完 全代替原始变量,则需要选择第二个主成分,第三个.....

第十二章-matlab--因子分析

第十二章-matlab--因子分析

第十二章因子分析〔##大学杨虎统计〕

1, 引出因子分析的定义:作个比喻,对面来了一群女生,我们一眼就能够分辨出孰美孰丑,这是

判别分析;并且我们的脑海中会迅速的将这群女生分为两类;美的一类,丑的一类,这是聚类分析.我们之所以认为某个女孩漂亮,是因为她具有漂亮女孩所具有的一些共同点,比如漂亮的脸蛋,高挑的身材,白皙的皮肤,等等.其实这种从研究对象中寻找公共因子的办法就是因子分析〔Factor Analysis 〕.

因子分析也是利用降维的思想,把每一个原始变量分解成两部分,一部分是少数几个公共因子的线性组合,另一部分是该变量所独有的特殊因子,其中公共因子和特殊因子都是不可观测的隐变量,我们需要对公共因子作出具有实际意义的合理解释.因子分析的思想源于1904年查尔斯,斯皮曼〔charles spearman 〕对学生考试成绩的研究,目前因子分析已经在很多领域得到广泛应用.

本章主要内容包括:因子分析的理论简介,因子分析的matlab 实现,因子分析具体案例. 12.1因子分析简介 12.11 基本因子分析模型

设P 维总体

'

(,,...,)p x x x x =的均值为

'

12(,,...,)p μμμμ=协方差矩阵为

()

ij p p

σ

⨯=∑,相关系数矩阵为

()ij p p

R ρ⨯=.因子分析的一般模型为

111111221122211222221122.........m m m m p p p p pm m p x a f a f a f x a f a f a f x a f a f a f μεμεμε=+++++⎧⎪=+++++⎪⎨⎪

PMF正交矩阵因子分解软件翻译

PMF正交矩阵因子分解软件翻译

PMF是一个多变量因素分析工具,它把采样数据矩阵分解成两个矩阵:系数的贡献(G)和因字数(F),这些因子情况需要用户利用测得的源配置文件信息,以及排放或排放清单进行解释,以识别对样品有贡献的的源类型。该方法在这里简要回顾,在其他地方更详细地描述。

结果使用约束:没有样品可以有显著负贡献。PMF的使用样品的浓度和用户提供的不确定度进行各个点加权。

此功能允许分析人员占信心在测量。例如,检测限下面的数据可以被保留用于该模型中,与相关联的调整的不确定度,以便这些数据点比测量高于检测限的数据点,对解决方案有较小的影响。

因子贡献和因字数使PMF模型目标函数Q最小化。

Q是PMF的一个关键参数,两个版本的Q显示在模型运行。Q(真)计算是包括所有点的拟合优度参数。Q(鲁棒)是计算排除不符合模型的点(定义为样品的量的不确定度残差大于4)的拟合优度参数。

Q(真)和Q(鲁棒)的区别在于测试残差高的数据的影响。这些数据点可能与来自源的峰值影响相关联

EPA PMF需要底层多线性多次迭代(ME),以帮助识别最优化的因子贡献和因字数。这是由于在ME算法的性质,用随机生成的因子数开始搜索因子配置文件。这一因素配置文件使用梯度的方法来绘制的到最佳的解决方案的最优路径。在空间方面,该模型利用观察构建多维空间,然后使用梯度的方法来遍历空间沿着这条道路找到最佳解决方案。最佳的解决方案通常是由沿着路径的最低Q(稳健)值(即最小Q)所识别,可以被想象成一个槽的底部在一个多维的空间中。由于起点的随机性(由种子值和它表示的路径来确定),不能保证该梯度方法总能找到多维空间(全球最低)的最深点; 它可能找到一个局部的最低水平。为了最大限度地达到全局最小,该模型应为一个开发的解决方案运行20次和100次对一个最终的解决方案,每次以不同的起点。

SPSS英文

SPSS英文

spss软件的中英文翻译(1)

Absolute deviation, 绝对离差

Absolute number, 绝对数

Absolute residuals, 绝对残差

Acceleration array, 加速度立体阵

Acceleration in an arbitrary direction, 任意方向上的加速度Acceleration normal, 法向加速度

Acceleration space dimension, 加速度空间的维数Acceleration tangential, 切向加速度

Acceleration vector, 加速度向量

Acceptable hypothesis, 可接受假设

Accumulation, 累积

Accuracy, 准确度

Actual frequency, 实际频数

Adaptive estimator, 自适应估计量

Addition, 相加

Addition theorem, 加法定理

Additivity, 可加性

Adjusted rate, 调整率

Adjusted value, 校正值

Admissible error, 容许误差

Aggregation, 聚集性

Alternative hypothesis, 备择假设

Among groups, 组间

Amounts, 总量

Analysis of correlation, 相关分析

Analysis of covariance, 协方差分析

Analysis of regression, 回归分析

Analysis of time series, 时间序列分析

矩阵专业词汇英文对照

矩阵专业词汇英文对照

矩阵专业词汇英文对照

向量代数

(向量( vector )),(向量的长度(模)),(零向量(zero vector )),(负向量),

(向量的加法(addition)),(三角形法则),(平行四边形法则),(多边形法则),

(减法),(向量的标量乘积(scalar multiplication)),(向量的线性运算),线性组

合( linear combination),线性表示,线性相关(linearly dependent ),线性无关( linearly independent ),(原点( origin)),(位置向量(position vector )),(线性流形( linear manifold ))(,线性子空间( linear subspace ));基( basis ),仿射坐标( affine coordinates),

仿射标架( affine frame ),仿射坐标系(affine coordinate system ),(坐标轴( coordinate axis )),(坐标平面),(卦限( octant )),(右手系),(左手系),(定比分点);

(线性方程组( system of linear equations )),(齐次线性方程组( system of homogeneous linear equations )),(行列式(determinant));维向量,向量的分量( component ),向量的相等,和向量,零向量,负向量,标量乘积,维向量空间( vector space),自然基,(行向量( row vector )),(列向量(column vector ));单位向量( unit vector ),直角坐标系( rectangular coordinate system ),直角坐标( rectangular coordinates ),

matlab 平行因子分解 -回复

matlab 平行因子分解 -回复

matlab 平行因子分解-回复

Matlab平行因子分解(Parallel Factorization)是一种非常有用的数据降维技术,广泛应用于信号处理、推荐系统、图像处理等领域。本文将一步一步地介绍Matlab平行因子分解的原理、实现方法和应用案例。

一、平行因子分解原理

平行因子分解(Parallel factor analysis, PFA) ,又被称为多线性因子分解(Multi-linear Factorization, MLF),是一种多元统计分析方法。它通过对多维数据进行分解,将原始数据表示为多个因子的乘积形式,从而实现数据的降维和信息提取。

假设我们有一个多维数据张量X,其中维度为d_1、d_2、...、d_n,我们要进行平行因子分解来找到与之相关的因子。平行因子分解的目标是在不丢失原始数据信息的情况下,寻找一组最优的因子矩阵A和B,使得张量X可以近似表示为X≈A×B,其中A为尺寸为d_1×r的因子矩阵,B为尺寸为r×d_2×...×d_n的因子矩阵,r为降维后的维度。通过降维,我们可以减少存储和计算复杂度,同时还能够提取潜在的因子特征。

二、平行因子分解实现方法

在Matlab中,我们可以使用张量工具箱(Tensor Toolbox)来实现平行

因子分解。首先,我们需要加载张量工具箱:

matlab

addpath('tensor_toolbox');

然后,我们可以通过`tensor`函数创建一个随机张量X:

matlab

X = tensor(rand([d1, d2, ..., dn]));

本征正交分解 英语

本征正交分解 英语

本征正交分解英语

本征正交分解(Canonical Orthogonal Decomposition,简称COD)是一种将多维数据分解为正交基的方法,被广泛应用于信号处理、图像处理、机器学习等领域。下面分步骤介绍COD的原理和应用。

1. 特征分解

COD基于特征值分解(EVD),将数据矩阵的协方差矩阵分解为特征向量矩阵和特征值矩阵。协方差矩阵描述了数据各变量的相关性,

而特征值和特征向量则描述了矩阵的主要特征。通过特征值分解,可

以将原始数据矩阵映射到新的正交空间上。

2. 正交化

特征向量矩阵是列正交的,但可能存在行正交性问题。为了解决

这个问题,可以使用Gram-Schmidt正交化方法对特征向量进行正交化

处理。具体方法是对每个向量减去它在前面所有向量上的投影,可以

保证最终得到的特征向量矩阵行列都是正交的。

3. 重构

在COD中,矩阵的秩通常不等于其维度,因此在特征向量矩阵中

只选择前几个最大的特征值和对应的特征向量,可达到保留大多数数

据结构的目的。通过这些特征向量和原始数据矩阵,可以重构出原始

数据的近似值。这里的重构是COD特有的,也是与其他主成分分析方

法的不同之处。

COD的应用非常广泛,在信号处理中可以用于提取信号主成分,

去除噪声和背景干扰等;在图像处理中可以用于图像去模糊、降噪、

图像压缩等;在机器学习中可以用于特征提取、降维、异常检测等。COD通过对数据空间的线性变换,提取出数据中的主要特征,减少了数据维度,降低了数据处理的复杂度,从而有助于提高算法的效率和精

确度。

总之,本征正交分解是一种非常有效的多维数据分析方法,能够

Procast软件词汇汇总

Procast软件词汇汇总

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*.sm 名词*.sm面网格_DB resume 名词恢复abbr 名词缩写Accuracy 名词精度active 名词当前add 名词添加adius 名词心align 名词定位ALP 名词热膨胀系数amplitude 名词振幅ANANDON 名词不保存退出angular 名词角度animate 名词动画annotation 名词注释文字any 副词任意Application 名词应用apply 名词应用arccosine 名词反余弦archive 名词合并arcsine 名词反正弦area 名词面积areas 名词面array 名词矩阵arrow 名词箭头assembly 名词组件ASSIGN 名词材料的性质与属性ASSIGN ENGLOSURE 名词精铸中对炉体的边界条件分配(包括辐射率,温度)ASSIGN SURFACE 名词分配边界条件ASSIGN VOLUME 名词(不常用)ASSIGNENGLOSURE 名词对炉体分配刚性运动AXISYM 名词二维模型轴对称back up 名词恢复behavior 名词特性Blend Vertex 名词共混合点block 名词块Booleans 名词布尔BOUNDARY 名词边界条件设定box 名词框by 名词通过calc 名词运算case 名词情况Cast 名词铸造型腔casting 名词铸件cent 名词中心centr 名词中心CHECK GEOM 名词模型检查circumscr 名词外接圆cntrls 名词控制comp 名词构件complex variable 名词复数变量component 名词构件cone 名词圆锥consistent 名词固定CONSTANT 名词初始温度设定contact 名词接触CONTINUE 名词保存退出contours 名词等值线contraction 名词收缩因子CONVERGENCE INDICATOR 名词收敛精度CONVERGENCE V ALUE 名词收敛值coord 名词坐标cores 名词砂芯corner 名词对角count 名词总数couple 名词耦合coupled 名词耦合coupling 名词耦合crack 名词Crack create CREATE 名词创建CREATE2-D 名词画二维几何creep 名词蠕变criteria 名词准则cross product 名词向量积cross-sectional 名词截面CS 名词坐标系ctr 名词中点ctrls 名词控制cupl 名词耦合curvature 名词圆弧custom 名词定制CYCLES 名词循环压铸中设定相关参数cylinder 名词圆柱damping 名词阻尼系数DATABASE 名词材料库DA TABASTE 名词边界条件库建立DataCAST 名词设置参数DB DB dependent 名词相关derivative 名词导数design opt 名词优化设计device 名词设备differentiate 名词微分dimensions 名词尺寸discipline 名词练习displacement 名词变形display 名词显示does not 名词没DOF 名词自由度dot product 名词点积Drive 名词分驱edge 名词边缘electr 名词电磁electromag 名词电磁electromagnetic 名词电磁elem 名词单元element 名词单元eMule 名词电驴end 名词端energy 名词能量Entity Colors 名词图元颜色EPPL COMP 名词塑性应变分量EPTO COMP 名词总应变eq 名词方程eqn 名词方程equation 名词方程式erase 名词删除everything 名词所有EX 名词弹性模量EX exclude 名词排除expansion 名词膨胀因子exponentiate 名词幂指数Export 名词输出extra 名词附加EXTRACT 名词循环压铸中设定初始温度场extreme 名词极值EY 名词弹性模量EY EZ 名词弹性模量EZ face 名词面fact 名词因子factor 名词系数failure 名词破坏fatigue 名词疲劳fill 名词填充fillet 名词倒角FLOW 名词流场相关参数fluid 名词流体force 名词力Fraction of solid ev lution 名词固体演变分数FREE SURFACE 名词流动计算中设定铸件function 名词函数gap 名词间隙GENERAL 名词通用generator 名词生成器geom 名词单元GEOMETRY 名词模型输入global Global 名词总体GO BACK 名词返回继续修改参数gradient 名词梯度graphics 名词图形GRA VITY 名词定义重力方向GUI 名词图形用户界面GXY 名词剪切模量GXY GXZ 名词剪切模量GXZ GYZ 名词剪切模量GYZ hard 名词硬hardening 名词强化Heat flux thermal gradients 名词热流及温度梯度hex 名词六面体hidden 名词隐藏Hide 名词隐藏higher-order 名词高阶Hill 名词希尔h-method 名词网格细分法hollow 名词空心

spss软件的中英文翻译

spss软件的中英文翻译

spss软件的中英文翻译

Absolute deviation, 绝对离差

Absolute number, 绝对数

Absolute residuals, 绝对残差

Acceleration array, 加速度立体阵

Acceleration in an arbitrary direction, 任意方向上的加速度Acceleration normal, 法向加速度

Acceleration space dimension, 加速度空间的维数Acceleration tangential, 切向加速度

Acceleration vector, 加速度向量

Acceptable hypothesis, 可接受假设

Accumulation, 累积

Accuracy, 准确度

Actual frequency, 实际频数

Adaptive estimator, 自适应估计量

Addition, 相加

Addition theorem, 加法定理

Additivity, 可加性

Adjusted rate, 调整率

Adjusted value, 校正值

Admissible error, 容许误差

Aggregation, 聚集性

Alternative hypothesis, 备择假设

Among groups, 组间

Amounts, 总量

Analysis of correlation, 相关分析

Analysis of covariance, 协方差分析

Analysis of regression, 回归分析

Analysis of time series, 时间序列分析

FactorizationMachine因子分解机

FactorizationMachine因子分解机

FactorizationMachine因⼦分解机1 FM模型

FM是⼀般线性模型的推⼴,⼀般的线性模型可以表⽰为(式0):

y(x)=w0+

n ∑i=1w i x i

但是上述模型没有考虑特征间的关联,为表⽰关联特征对y的影响,引⼊多项式模型,以x i y i表⽰两特征的组合,有如下⼆阶多项式模型(式1):

y(x)=w0+

n

i=1w i x i+

n−1

i=1

n

j=i+1w ij x i x j

其中,x i表⽰第i个特征,n表⽰特征的个数。

由式1可知,组合特征及其参数的的个数为n(n−1)

2个,若特征数据很密集,则可以使⽤传统⽅法求解。但若在CTR预估等场景中,进⾏后,

特征会变得⾮常稀疏(Sparse),满⾜x i x j都不为零的记录很少,使⽤传统⽅法求解会带来很⼤的误差。

FM很好的解决了这个问题,观察,由w ij组成的矩阵可以表⽰为

![](https:///blog/1325174/201803/1325174-20180311141555074-473645774.gif)

即对应的w ij=v i v T j,可以将v i和v j看作是x i和x j⾃带的辅助向量(这俩向量就是求解的⽬标),具体地v i=(v i1,v i2,...,v ik),v i的维度k反映了模型的表达能⼒。因此,⼆阶多项式模型也可以表⽰为(式2):

y(x)=w0+

n

i=1w i x i+

n

i=1

n

j=i+1⟨v i,v j⟩x i x j

将组合特征的参数w ij转化为⟨v i,v j⟩,确保了在稀疏的情况下仍然能够求得w ij的解,这就是FM的核⼼思想。### 2 FM的求解

surprise工具简介--矩阵分解

surprise工具简介--矩阵分解

surprise⼯具简介--矩阵分解

Surprise(Simple Python Recommendation System Engine)是⼀款推荐系统库,是scikit系列中的⼀个。简单易⽤,同时⽀持多种推荐算法(基础算法、协同过滤、矩阵分解等)。

设计surprise时考虑到以下⽬的:

让⽤户完美控制他们的实验。为此,特别强调⽂档,试图通过指出算法的每个细节尽可能清晰和准确。

减轻数据集处理的痛苦。⽤户可以使⽤内置数据集(Movielens, Jester)和他们⾃⼰的⾃定义数据集。

提供各种即⽤型预测算法,例如基线算法,邻域⽅法,基于矩阵因⼦分解( SVD, PMF, SVD ++,NMF)等等。此外,内置了各种相似性度量(余弦,MSD,⽪尔逊......)。

可以轻松实现新的算法思路。

提供评估,分析和⽐较算法性能的⼯具。使⽤强⼤的CV迭代器(受scikit-learn优秀⼯具启发)以及对⼀组参数的详尽搜索,可以⾮常轻松地运⾏交叉验证程序。

基本算法

算法类名说明

根据训练集的分布特征随机给出⼀个预测值

给定⽤户和Item,给出基于baseline的估计值

最基础的协同过滤

将每个⽤户评分的均值考虑在内的协同过滤实现

考虑基线评级的协同过滤

SVD实现

SVD++,即LFM+SVD

基于矩阵分解的协同过滤

⼀个简单但精确的协同过滤算法

基于协同聚类的协同过滤算法

其中基于近邻的⽅法(协同过滤)可以设定不同的度量准则

相似度度量标准度量标准说明

计算所有⽤户(或物品)对之间的余弦相似度。

计算所有⽤户(或物品)对之间的均⽅差异相似度。

PMF算法简介

PMF算法简介

PMF 算法简介 1.PMF 的主要思想

PMF 是一种基于矩阵分解的协同过滤推荐算法。假设系统有m 个用户,n 本书,每个用户对每个物品的评分为从0-5。R 为一个m 行n 列的系统评分矩阵,

,i j

R 代表用户i 对物品j 的评分。R 中蕴含着用户爱好特征,也蕴含这物品的爱好

特征。设U 为一个d 行m 列的矩阵,每一列代表用户的特征向量;V 为一个d 行

n 列的矩阵,每一列代表一个物品的特征向量;设f 为预测函数,该函数以用户

特征和物品特征为输入值,输出值为该用户对该物品的预测分数值。

00

(,)0555

T i j T T i j i j

i j T i j U V f U V U V U V U V <⎧⎪

=<=<=⎨⎪>⎩

(1) 从数学的角度来看PMF 就是要将R 分解为()T R f U V ≈。

2.目标函数推导

假设系统有m 个用户,n 本书,每个用户对每个物品的评分为从0-5。R 为系统评分矩阵,

,i j

R 代表用户i 对物品j 的评分。U 为一个d 行m 列的矩阵,每一

列代表用户的特征向量;V 为一个d 行n 列的矩阵,每一列代表一个物品的特征向量。我们假设真是评分数据和预测评分值之差服从正态分布,即:

(),2

2

,1

1

|,,(|(),)i j

m n

I T

i j i

j i j p R U V R f U V σ

σ==⎡⎤=⎣

∏∏ (2)

其中,2,(|,)T i j i j R U V σ 为服从均值为T i j U V ,方差为2σ的正态分布,,i j I 为一个指示函数,当用户i 对物品j 的有过评分,则,i j I 等于1,否则,i j I 等于0。我们假设各项评分的误差之间相互独立,所以可以写成连乘的形式。同样的,我们假设用户的特征向量和物品的特征向量分别服从均值为0方差为2u σ,和均值为0方差为2v σ的正态分布,即:

PMF5.0翻译

PMF5.0翻译

EPA PMF然后总结所有的引导运行(bootstrapping runs).用户应当检查BS的结果以决定假如基本运行(BSrun)(蓝色方块)在四分位数间距(盒)周围的轮廓之内。元素的基本运行值在四分位间距之外的结果应当被小心的解释,因为观察的一个小的设置可能影响基本运行结果或者物种中的因子浓度是无关紧要。BS因子对基础因子的映射理想的是一对一。那就是说,来自于BS因子的每一个因子应该和一个唯一正确的一个基础因子对应。然而,很可能是几个重要观察的存在(或不存在)能极大地影响BS因子轮廓。

在这种情况下,受影响的BS因子可能接近与一个特定基础因子符合在大多数情况下,其他情况下,会和其他因子符合。另外,在基础模型中(BASE model)太多因素规范也可能创造出一个虚拟因素。,

任何因子接近80%或者更少来自BS run的映射应当有主要贡献物种在调查轮廓当中,以及更进一步的评估基础模型结果应该被做用BS-DISP and DISP错误估计的方法。

启动BS run

BS捕获与随机误差相关的错误,它在BS标签框里触发,在Base Model Runs显示屏幕上(Figure 26, red box)。

对于base runs,用户必须作出多项选择在触发它之前。

Base Run – the base run用来映射每一次BS运行。base 运行在最低的Q(robust)条件下自动提供,用户可选择另一个运行数。

Block Size –块大小,样品数将在每一步重采样的过程中被选择

例如,一个3的块大小意味着每一个BS块将包括来自输入数据集的三个样(例如,样8-10可以是一个块).他默认的块大小的计算根据Politis and White (2003)写到的,但可以被用户重新选择。如果这个默认值被重新选择,用户可以按“Suggest”按钮保存这个默认值。

概率矩阵分解模型

概率矩阵分解模型

概率矩阵分解模型

概率矩阵分解模型(Probabilistic Matrix Factorization, PMF)是一种常用于推荐系统的模型,它通过对用户-物品评分矩阵进行分解,得到用户和物品的潜在特征向量,进而预测用户对未知物品的评分。本文将介绍概率矩阵分解模型的原理、应用和优化方法。

一、概率矩阵分解模型原理

概率矩阵分解模型的核心思想是将用户-物品评分矩阵分解为用户潜在特征矩阵和物品潜在特征矩阵的乘积,其中潜在特征矩阵的维度远远低于原始评分矩阵的维度。通过这种分解,可以将用户和物品映射到一个低维的潜在空间中,从而捕捉到用户和物品的潜在兴趣和特征。

具体来说,设用户-物品评分矩阵为R,用户潜在特征矩阵为U,物品潜在特征矩阵为V,则可以得到如下模型:

R ≈ UV^T

其中,^T表示矩阵的转置操作。通过最小化评分矩阵和潜在特征矩阵的重构误差,可以得到用户和物品的潜在特征矩阵。

二、概率矩阵分解模型应用

概率矩阵分解模型在推荐系统中有广泛的应用。在传统的基于邻域

的协同过滤方法中,往往需要计算用户之间或物品之间的相似度,而概率矩阵分解模型不需要计算相似度,只需要通过用户-物品评分矩阵的分解即可得到用户和物品的潜在特征向量。

概率矩阵分解模型的应用场景包括电影推荐、商品推荐、音乐推荐等。通过对用户的历史行为数据进行建模,可以为用户推荐他们可能感兴趣的物品。

三、概率矩阵分解模型优化方法

在实际应用中,概率矩阵分解模型存在一些问题,例如数据稀疏性、过拟合等。为了解决这些问题,研究者们提出了一系列的优化方法。

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PMF是一个多变量因素分析工具,它把采样数据矩阵分解成两个矩阵:系数的贡献(G)和因字数(F),这些因子情况需要用户利用测得的源配置文件信息,以及排放或排放清单进行解释,以识别对样品有贡献的的源类型。该方法在这里简要回顾,在其他地方更详细地描述。

结果使用约束:没有样品可以有显著负贡献。PMF的使用样品的浓度和用户提供的不确定度进行各个点加权。

此功能允许分析人员占信心在测量。例如,检测限下面的数据可以被保留用于该模型中,与相关联的调整的不确定度,以便这些数据点比测量高于检测限的数据点,对解决方案有较小的影响。

因子贡献和因字数使PMF模型目标函数Q最小化。

Q是PMF的一个关键参数,两个版本的Q显示在模型运行。Q(真)计算是包括所有点的拟合优度参数。Q(鲁棒)是计算排除不符合模型的点(定义为样品的量的不确定度残差大于4)的拟合优度参数。

Q(真)和Q(鲁棒)的区别在于测试残差高的数据的影响。这些数据点可能与来自源的峰值影响相关联

EPA PMF需要底层多线性多次迭代(ME),以帮助识别最优化的因子贡献和因字数。这是由于在ME算法的性质,用随机生成的因子数开始搜索因子配置文件。这一因素配置文件使用梯度的方法来绘制的到最佳的解决方案的最优路径。在空间方面,该模型利用观察构建多维空间,然后使用梯度的方法来遍历空间沿着这条道路找到最佳解决方案。最佳的解决方案通常是由沿着路径的最低Q(稳健)值(即最小Q)所识别,可以被想象成一个槽的底部在一个多维的空间中。由于起点的随机性(由种子值和它表示的路径来确定),不能保证该梯度方法总能找到多维空间(全球最低)的最深点; 它可能找到一个局部的最低水平。为了最大限度地达到全局最小,该模型应为一个开发的解决方案运行20次和100次对一个最终的解决方案,每次以不同的起点。

因为Q(鲁棒)不被那些没有被PMF拟合的点影响,它被用作一个关键参

数从多个运行选择最佳的运行。此外,可变性Q(稳健)提供了一个指示(初始运行结果是否有显著变化),因为用来启动梯度算法的随机种子在不同的位置。如果数据提供稳定的路径到最小,则间Q(可靠)的值在不同运行之间将会变化很小(判据)。在其他情况下,该起始点和由数据定义的空间的组合会影响到最小值的路径,导致Q(鲁棒)的值变化;最低Q(健壮)值默认使用,因为它代表了最优化的解决方案。应当注意的是Q值的微小的变化并不一定表示该不同的运行具有的小的差异在源成分之间。

由于化学成分变化或过程变化引起的变异可能会造成因子配置的显著差异在PMF运行中。提供两个诊断去评估不同运行间的差异:内部运行残差分析和物种分布的因素总结相比那些最低的Q(稳健)运行。用户必须评估PMF中的所有的错误估计去理解模型结果的稳定性;算法和ME输出在Paatero等人进行了描述。(2014年)。PMF的解决方案的差异可以使用三种方法估计:

1、自举(BS)分析用于确定是否有一个小的观察组可以不

成比例地影响解决方案。BS误差区间包括随机误差

和部分包括旋转歧义的影响。旋转歧义是由PMF产生

的在许多方面相似的无限的解决方案引起。也就是说,

对于任意一对矩阵,可以通过简单的旋转一对矩阵可

产生无限变化。只有一个源的贡献非负的约束,不可

能限制这个空间旋转。BS错误估计通常是坚固的和不

被用户指定的样品的不确定度影响。

2、替换(DISP)是一种分析方法,它可以帮助用户

了解解决方案的更详细的细节,包括其对微小变化的

敏感性。DISP误差区间包括旋转歧义的影响,但不包

括数据中的随机误差的影响。数据的不确定度将直接

影响DISP误差估计。因此,向下加权的物种的误差区

间很可能大

3、BS-DISP(混合方式)的误差区间包括随机误差和

旋转歧义的影响。BS-DISP结果比DISP结果更加可

靠,因为BS-DISP的DISP相不像DISP本身那样强烈

的置换。

这些方法在三个空气污染数据集中被应用在Brown等人。(2014年)。本文提供了基于环保局误差估计应用的解释。Paatero等人(2014)和布朗等人(2014年)文献是美国环保署的PMF的重要参考,两者都提供了错误估计的详细信息和他们的解释,这只简要介绍在本指南中。

1.2多线性发动机

如上所述,两种常见的方案解决了PMF的问题,最初,PMF2解决方案(Paatero,1997)被使用。在PMF2,非负约束可能被加在因子元素和最小二乘拟合时,测量将会被单独进行基于不确定度。有了这些功能,PMF2是环境数据的受体模型的显著改进对以前的主成分分析(PCA)技术。然而,PMF2是有局限的,因为它被设计来解决一个非常具体的PMF问题。在20世纪90年代后期,ME,一个更灵活的方案,开发出来(Paatero,1999)。这个方案,目前在它的第二个版本,并称为ME-2中,包括与PMF2许多相同的特征(例如,用户能够进行单独的加权测量,并提供非负约束条件);然而,不像PMF2,ME-2的结构使得它可以用来解决各种多线性问题,包括双线性,三线性和混合模型

ME-2是通过将两个单独的步骤结合来解决PMF问题。首先,用户定义感兴趣的PMF模型的表。然后,一个自动化的二次程序读取表格模型参数,并计算该解决方案。当采用EPA PMF解决PMF问题,第一步是通过由所述EPA PMF的用户界面产生的输入文件取得。一旦指定了模型,数据和用户规格由EPA PMF送入二次ME-2程序。ME-2解决了PMF的迭代公式,最小化求和-平方对象函数,Q,通过一系列的步骤,如图1。一个稳定的解决方案已经达到,当额外的迭代用来降低提供的Q值递减。通过以上三个层次的迭代,寻求解决方案从粗到细规模。迭代的第一级识别空间解决方案的整体区域。

在这个水平上,Q的变化(DQ)需要小于0.1超过20个连续的步骤且不到800步。第二个水平识别的最终解决方案的附近。这里,

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