07-EnsembleMethods(集成方法)

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集成学习(Ensemble Learning)阮兴茂

集成学习(Ensemble Learning)阮兴茂

集成学习(Ensemble Learning)阮兴茂rjf@集成学习概观集成学习是机器学习中的一种新型技术,它主要训练多种学习器来解决同一问题[1]。

与传统的机器学习总是尝试从训练集中学习一个假设不同,集成学习是尝试构建一个一个假设集,并且将这个集合结合起来使用[2]。

组成集成学习的单个学习器经常被称为基础学习器。

最早的集成学习的研究是Dasarathy 和 Sheela在1979年开始的,这项研究主要讨论了采用两个或更多的分类器对特征空间进行划分。

在1990年Hansen 和Salamon展示了人工神经网络的泛化性能能够被显著提高,而采用的方法是就是集成配置相似的人工神经网络[3]。

当Schapire证明一个强分类器的效果可以由一些弱分类器通过Boosting[4]算法结合起来的效果,这也是AdaBoost 算法的前身。

由于这些前期的研究工作,集成学习研究现在发展的特别迅速,在这个领域中经常出现很多创造性的名词和想法。

集成学习方法的泛化能力比单个学习算法的泛化能力增强了很多,这使得集成学习方法很受瞩目。

在实践生活中,为了获得一个好的集成学习器,必须满足两个条件:准确性和多样性。

在下面,我们主要讲述三种流行的集成学习方法,它们分别是Bagging算法,Boosting算法,Stacking算法。

Bagging算法Bagging(bootstrap aggregating的缩写)算法是最早的集成学习算法[5]。

它也是最具有指导意义和实施最简单,而且效果惊人的好的集成学习算法。

Bagging算法的多样性是通过由有放回抽取训练样本来实现的,用这种方式随机产生多个训练数据的子集,在每一个训练集的子集上训练一个分类器,最终分类结果是由多个分类器的分类结果多数投票而产生的。

虽然这个算法很简单,但是当这种方法集成基础学习器的泛化策略可以降低偏差。

Bagging算法当可用的数据量是有限时的结果更加吸引人,为了保证各个子集中有充分的训练集,每个子集都包含75-100%这样高比例的样本数据,这使得每个训练数据的子集明显覆盖整个训练数据,并且在大多数的训练数据子集中的数据内容是相同的,而且有一些数据在某个子集中出现多次。

ensemble method

ensemble method

ensemble methodEnsembleMethod(集成方法)是一种比独立模型更强大的机器学习方法,它可以提高模型的准确性和性能。

这种方法有很多不同的变体,比如bagging(bootstrap aggregating),boosting,stacking 等。

这篇文章将讨论ensemble method的概念和原理,并介绍它的一些常用变体。

首先,让我们来看看ensemble method是什么。

它是一种将多个较弱的模型集合在一起的方法,以便构建一个更强大的模型。

一般来说,模型的强度依赖于对训练数据进行拟合的能力,但是,当训练数据受到噪声影响时,模型可能会出现过拟合现象。

而ensemble method 可以解决这一问题,它可以增强模型的准确性,并减少过拟合的可能性。

Ensemble method的基本原理是使用多个模型来预测同一类事件。

然后,根据分类算法,将这些预测结果组合在一起,得出最终的结论。

模型的结果可以通过加权平均,投票机制等技术整合起来。

Ensemble method有很多常用的变体,以下是其中几种:1. Bagging(Bootstrap Aggregation):Bagging即bootstrap aggregation,它是通过使用有放回的重采样(bootstrap sampling)的方法,从训练集中取出不同的样本,从而构建多个较弱的模型,再将模型结果进行综合,以提高预测精度。

2. Boosting:Boosting是一种迭代算法,它与bagging不同,它通过调整每个模型对训练集的重点,来提高模型的准确性。

在boosting算法中,每个新提出的模型的权重取决于其前一个模型的准确性,这样系统就可以持续改进模型,从而产生一个更强大的模型。

3. Stacking:Stacking是一种将多个模型结果进行堆叠的技术。

它首先使用多个较弱的模型对训练数据进行建模,然后使用第二层模型使用上一层模型的结果来构建预测结果。

temporal ensemble 算法

temporal ensemble 算法

temporal ensemble 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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时间序列预测的常用方法与优缺点分析

时间序列预测的常用方法与优缺点分析

时间序列预测的常用方法与优缺点分析1. 移动平均法(Moving Average Method)移动平均法是最简单的时间序列预测方法之一。

它的基本思想是取过去一段时间内观测值的平均数作为未来预测值。

移动平均法适用于数据存在一定的周期性和趋势性的情况,比如季节变动较为明显的销售数据。

但是移动平均法在预测周期性较长的数据时会存在滞后的问题。

2. 简单指数平滑法(Simple Exponential Smoothing Method)简单指数平滑法是基于指数加权的方法,它对历史数据进行平滑处理,然后将平滑后的值作为未来预测值。

简单指数平滑法适用于数据波动较小、趋势变化较缓的情况。

它的优点是计算简单、速度快,但是对于数据呈现出较大的波动和季节性变动的情况,预测效果较差。

3. 加权移动平均法(Weighted Moving Average Method)加权移动平均法是对移动平均法的改进,它在计算未来预测值时给予不同时间点的观测值不同的权重。

通过合理设置权重,可以充分考虑到数据的周期性和趋势性,减小预测误差。

加权移动平均法适用于数据具有明显的季节变动和趋势变动的情况。

但是加权移动平均法需要根据具体情况合理设置权重,这对用户经验有一定要求。

4. ARIMA模型(Autoregressive Integrated Moving Average Model)ARIMA模型是一种广泛应用于时间序列预测的统计模型。

ARIMA模型包含三个部分:自回归(AR)、差分(I)和移动平均(MA)。

ARIMA模型通过寻找最佳的AR、I和MA参数,建立数据的数学模型,从而预测未来的观测值。

ARIMA模型适用于任意类型的时间序列数据,但是对于数据的预处理和参数的选择较为复杂,需要一定的统计知识。

5. 长短期记忆网络(Long Short-Term Memory Network)长短期记忆网络是一种基于神经网络的时间序列预测方法。

该方法通过自适应地学习历史观测值之间的关系,能够捕捉到数据中的非线性关系和时序依赖性。

集成学习方法总结

集成学习方法总结
解决更复杂的问题。 集成学习与其他机器学习技术的结合,以实现更强大的性能。 集成学习在各个领域的广泛应用,包括医疗、金融、自动驾驶等。 集成学习在处理大数据和实时数据处理方面的进步。
汇报人:XXX
提升集成方法:通过调整基学习器的权重,使得整个集成学习器的预测结果更加准 确。
Bagging方法:通过有放回的抽样方式,从数据集中生成多个子集,并分别训练基学 习器,最后将多个基学习器的预测结果进行平均或投票。
随机森林方法:一种基于Bagging的集成学习方法,通过构建多棵决策树,并将它们 的预测结果进行平均或投票,得到最终的预测结果。
集成学习的基本原理是利用不同学习器的优势,通过互补的方式提高整体的预测精度和泛化能 力。
集成学习的方法包括bagging、boosting、stacking等,这些方法通过不同的方式生成多个学习 器,并采用不同的融合策略将它们的结果进行融合。
平均集成方法:将多个基学习器的预测结果进行平均或投票,得到最终的预测结果。
优势:提高模型的稳定性和泛化能力
应用场景:适用于分类和回归问题
定义:通过将多个弱学习器组合成 一个强学习器来提高分类准确率的 方法
优势:能够处理噪声数据和异常值, 提高模型的鲁棒性
添加标题
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常用算法:AdaBoost、Gradient Boosting等
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适用场景:适用于分类和回归问题
XXX,a click to unlimited possibilities
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集成学习是一种机器学习技术,通过结合多个学习器的预测结果来提高整体预测精度和泛化能 力。
集成学习的主要思想是将多个学习器组合起来,通过一定的策略将它们的结果进行融合,以获 得更好的预测性能。

集成学习方法

集成学习方法

集成学习方法集成学习是一种通过结合多个学习器来完成学习任务的机器学习方法。

它的核心思想是通过整合多个模型的预测结果,从而获得比单个模型更好的性能。

在实际应用中,集成学习方法已经被广泛应用于分类、回归、特征选择等领域,并取得了显著的效果。

集成学习方法的核心是如何有效地整合多个模型的预测结果。

常见的集成学习方法包括Bagging、Boosting、Stacking等。

其中,Bagging方法通过对训练数据集进行有放回的随机抽样,构建多个基学习器,再通过投票或平均的方式得到最终的预测结果;Boosting方法则是通过迭代训练多个弱学习器,每一轮都根据前一轮的结果调整样本权重,最终将多个弱学习器的结果加权求和得到最终的预测结果;而Stacking方法则是通过训练多个基学习器,然后将它们的预测结果作为新的特征输入到次级学习器中进行训练,得到最终的预测结果。

在实际应用中,选择合适的基学习器是集成学习方法的关键。

通常情况下,我们会选择一些性能稳定且互补的基学习器来构建集成模型,以达到更好的效果。

此外,对于不同的数据集和任务,我们也需要根据实际情况来选择合适的集成学习方法和参数设置,以获得最佳的性能。

集成学习方法的优势在于它能够有效地降低模型的方差,提高模型的泛化能力。

通过整合多个模型的预测结果,集成学习方法能够在一定程度上弥补单个模型的不足,从而获得更稳定和准确的预测结果。

因此,集成学习方法在实际应用中具有重要的意义。

总的来说,集成学习方法是一种强大的机器学习方法,它通过整合多个模型的预测结果,能够显著提高模型的性能。

在实际应用中,我们可以根据具体的情况选择合适的集成学习方法和基学习器,从而获得更好的预测效果。

希望本文对集成学习方法有所帮助,谢谢阅读!。

机器学习:集成算法(Ensemble Method)_深圳光环大数据培训

机器学习:集成算法(Ensemble Method)_深圳光环大数据培训

机器学习:集成算法(Ensemble Method)_深圳光环大数据培训1. 集成算法:将多个分类器集成起来而形成的新的分类算法。

这类算法又称元算法(meta-algorithm)。

最常见的集成思想有两种bagging和boosting。

2. 集成思想:boosting:基于错误提升分类器性能,通过集中关注被已有分类器分类错误的样本,构建新分类器并集成。

bagging:基于数据随机重抽样的分类器构建方法。

3. 算法示例:随机森林(Random Forest: bagging +决策树):将训练集按照横(随机抽样本)、列(随机抽特征)进行有放回的随机抽取,获得n个新的训练集,训练出n个决策树,通过这n个树投票决定分类结果。

主要的parameters 有n_estimators 和 max_features。

>>> from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier>>> X = [[0, 0], [1, 1]]>>> Y = [0, 1]>>> clf = RandomForestClassifier(n_estimators=10)>>> clf = clf.fit(X, Y)>>> # 扩展:Extremely Randomized Trees 比随机森林还牛逼的分类算法,见(/stable/modules/ensemble.html)Adaboost (adaptive boosting: boosting + 单层决策树):训练数据中的每个样本,并赋予其一个权重,这些权重构成了向量D。

一开始,这些权重都初始化成相等值。

首先在训练数据上训练出一个弱分类器并计算该分类器的错误率,然后在统一数据集上再训练分类器。

在第二次训练中,会调高那些前一个分类器分类错误的样本的权重。

集成学习课件ppt

集成学习课件ppt

理论完善
理论分析
对集成学习的理论进行分析和探 讨,例如对集成学习中的多样性 、冗余性和偏差的分析,以及对 集成学习中的泛化性能和鲁棒性 的研究。
基础理论
进一步完善集成学习的基础理论 ,例如对集成学习中各个组件( 基础学习器、集成方式等)的理 论研究。
算法解释
对集成学习的算法进行深入解释 ,例如对集成学习中的各种算法 原理和数学推导进行详细阐述, 以提高人们对集成学习的理解和 应用能力。
强调多个学习器之间的协作和集 成;
可以处理具有高维特征和复杂数 据分布的问题。
集成学习的基本思想
多样性
通过构建多个不同的学习器,增加它们之间的差异性和多样性, 以覆盖更广泛的数据分布和特征空间。
结合
将多个学习器组合起来,利用它们的预测结果进行集成,以产生更 准确和稳定的预测结果。
优化
通过优化集成策略和权重分配,以最大化整体性能和预测精度。
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集成学习的应用场景
分类问题
垃圾邮件识别
通过集成多个分类器,对垃圾邮件进行高效准确的分类。
人脸识别
利用集成学习方法,将不同的人脸特征进行分类,实现人脸识别 功能。
情感分析
通过集成分类器,对文本进行情感极性判断,用于情感分析。
回归问题
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股票价格预测
通过集成多个回归模型, 预测股票价格的走势。
THANKS
感谢观看
Boosting算法
总结词
通过将多个弱学习器组合成一个强学习器,Boosting算法能够提高模型的预测精度和 稳定性。
详细描述
Boosting算法是一种通过迭代地训练多个弱学习器并将其组合起来的方法。在每个迭 代步骤中,算法根据之前弱学习器的错误率来调整训练数据的权重,以便在后续迭代中 更好地学习。Boosting算法可以应用于分类、回归等多种机器学习任务,其中最为著

对抗学习与模型防御

对抗学习与模型防御

对抗攻击的分类与实例
▪ 对抗攻击的实例
1.对抗补丁是一种常见的对抗攻击方式,攻击者通过在输入图像上添加一些小的扰 动,使得模型将其误分类为其他类别。例如,通过在一张熊猫图片上添加一些小的 扰动,可以使得模型将其误分类为长臂猿。 2.水印攻击是一种通过在数字图像中嵌入一些不可见的水印信息,从而欺骗模型的 方法。这些水印信息可以被用来篡改模型的输出,从而实现对模型的攻击。 3.对抗训练是一种提高模型鲁棒性的方法,通过在训练数据中添加一些对抗样本, 使得模型能够更好地抵御对抗攻击的干扰。例如,在训练图像分类模型时,可以在 训练数据中添加一些被故意修改的图像,以提高模型的鲁棒性。
对抗学习概述与基本概念
▪ 对抗学习的定义与分类
1.对抗学习是一种研究如何在存在恶意攻击的情况下,提高模 型鲁棒性的学习方法。 2.对抗攻击可以分为白盒攻击和黑盒攻击两类,分别对应攻击 者对不同信息的掌握程度。 3.对抗学习可以应用于各种深度学习模型,包括图像识别、语 音识别、自然语言处理等。
▪ 对抗攻击的原理与技术
▪ 基于深度学习的异常检测技术
1.技术原理:基于深度学习模型的异常检测技术,通过学习正常数据的分布,识别 出与正常数据分布差异较大的异常数据。 2.实验结果:在多个数据集上进行了实验,准确率均超过了90%,证明了该技术的 有效性。 3.优点与局限:该技术具有较高的准确率和较低的误报率,但对于复杂的攻击可能 存在一定的局限。
未来研究方向与展望
可解释性对抗学习
1.研究如何使对抗学习模型更具可解释性,以便更好地理解其工作原理。 2.探索如何通过可视化技术展示对抗攻击和防御的效果。 3.研究可解释性对抗学习在解决实际问题中的应用,提高模型的信任度。
隐私保护对抗学习

集成学习方法

集成学习方法

集成学习方法集成学习是一种通过结合多个模型来完成学习任务的机器学习方法。

它通过整合多个模型的预测结果,从而获得更加准确和稳定的预测结果。

集成学习方法已经在各种机器学习任务中取得了显著的成功,包括分类、回归、特征选择等。

集成学习方法的核心思想是“三个臭皮匠赛过诸葛亮”。

即使单个模型可能存在局限性,但通过结合多个模型的预测结果,可以弥补单个模型的不足,从而获得更加鲁棒和准确的预测结果。

在实际应用中,集成学习方法通常能够取得比单个模型更好的性能。

目前,集成学习方法主要分为两大类,bagging和boosting。

bagging方法通过随机抽样的方式训练多个模型,然后将它们的预测结果进行平均或投票。

这样可以降低模型的方差,从而提高整体的预测准确度。

而boosting方法则是通过迭代训练的方式,每一轮训练都会根据上一轮的结果调整样本的权重,从而逐步提高模型的准确度。

除了bagging和boosting,还有一些其他的集成学习方法,比如stacking和blending。

这些方法都有各自的特点和适用场景,可以根据具体的任务选择合适的集成学习方法。

在实际应用中,集成学习方法已经被广泛应用于各种领域。

比如在金融领域,可以利用集成学习方法来进行信用评分和风险控制;在医疗领域,可以利用集成学习方法来进行疾病诊断和预测;在电商领域,可以利用集成学习方法来进行用户行为分析和推荐系统。

总的来说,集成学习方法是一种强大的机器学习方法,它能够通过整合多个模型的预测结果,从而获得更加准确和稳定的预测结果。

在实际应用中,可以根据具体的任务选择合适的集成学习方法,并结合领域知识和数据特点来进行模型的构建和优化。

希望本文对集成学习方法有所帮助,谢谢阅读!。

模型评估与优化公式

模型评估与优化公式

模型评估与优化公式模型评估与优化是机器学习和数据分析中的重要步骤,旨在了解模型在未见数据上的性能,以及如何提高这个性能。

下面列举了一些常用的模型评估指标和优化方法,并附上了相关的数学公式。

模型评估指标1.准确率(Accuracy)公式:(\text{Accuracy} = \frac{\text{正确预测的样本数}}{\text{总样本数}})2.精确率(Precision)公式:(\text{Precision} = \frac{\text{真正例(TP)}}{\text{真正例(TP)} + \text{假正例(FP)}})3.召回率(Recall)公式:(\text{Recall} = \frac{\text{真正例(TP)}}{\text{真正例(TP)} + \text{假反例(FN)}})4.F1 分数(F1 Score)公式:(\text{F1 Score} = 2 \times \frac{\text{Precision} \times\text{Recall}}{\text{Precision} + \text{Recall}})5.AUC-ROC(Area Under the Curve - Receiver Operating Characteristic)ROC 曲线下的面积,用于评估分类模型性能。

6.均方误差(Mean Squared Error, MSE)公式:(\text{MSE} = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} (y_i - \hat{y}_i)^2)7.均方根误差(Root Mean Squared Error, RMSE)公式:(\text{RMSE} = \sqrt{\frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} (y_i - \hat{y}_i)^2})8.平均绝对误差(Mean Absolute Error, MAE)公式:(\text{MAE} = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} |y_i - \hat{y}_i|)模型优化方法1.交叉验证(Cross-Validation)通过将数据分为训练集和验证集(或多个折),多次训练和验证模型,以评估模型的泛化能力。

model ensemble 方法

model ensemble 方法

model ensemble 方法(最新版3篇)目录(篇1)1.模型集成方法的概述2.模型集成方法的分类3.模型集成方法的优缺点4.模型集成方法的应用实例正文(篇1)一、模型集成方法的概述模型集成方法是指将多个模型结合起来,以提高预测准确性或泛化性能的一种技术。

在机器学习领域,模型集成被广泛应用,以期通过结合多个模型的优点,达到更好的性能。

二、模型集成方法的分类模型集成方法主要分为以下几类:1.基于模型的集成基于模型的集成方法是指将多个基模型的预测结果进行结合,得到最终的预测结果。

常见的方法包括平均法、投票法等。

2.基于特征的集成基于特征的集成方法是指将多个基模型对应的特征进行组合,得到新的特征输入到另一个模型中进行预测。

常见的方法包括特征加权、特征选择等。

3.基于模型和特征的集成基于模型和特征的集成方法是指既对基模型进行组合,也对基模型的特征进行组合。

常见的方法包括 Stacking 等。

1.优点模型集成可以提高预测准确性,降低过拟合风险,提高模型的泛化能力。

同时,模型集成可以利用多个模型的互补性,提高对复杂数据的处理能力。

2.缺点模型集成会增加计算复杂度,可能会降低模型的训练速度。

另外,模型集成方法需要对多个基模型进行选择和组合,可能需要一定的专业知识和经验。

四、模型集成方法的应用实例模型集成方法在很多领域都有广泛应用,例如在图像识别、自然语言处理、推荐系统等领域。

目录(篇2)1.模型集成方法的定义和重要性2.模型集成方法的分类3.模型集成方法的优缺点4.模型集成方法的应用实例5.模型集成方法的发展前景正文(篇2)一、模型集成方法的定义和重要性模型集成方法是指将多个预测模型结合起来,以提高预测准确性的一种技术。

在数据挖掘、机器学习以及人工智能领域,模型集成方法具有重要的地位,它可以有效提升模型的预测性能,对于解决复杂问题具有重要意义。

模型集成方法主要分为以下几类:1.基于模型的集成方法:将多个模型的预测结果进行结合,如投票法、Stacking 等。

多重扰动因素 集成方法

多重扰动因素 集成方法

多重扰动因素集成方法
在处理多重扰动因素时,集成方法(ensemble methods)是一种常用的策略。

集成方法通过组合多个模型(也称为“基础学习器”)的预测结果,来提高整体预测的准确性和鲁棒性。

以下是一些常见的集成方法:
1. 袋装法(Bagging):这种方法通过从原始数据集中进行有放回的随机抽样来创建多个子数据集,然后在每个子数据集上训练基础学习器。

最后,通过取这些基础学习器预测结果的平均值(对于回归问题)或通过投票(对于分类问题)来得到最终预测。

袋装法有助于减少模型的方差,从而提高其稳定性。

2. 提升法(Boosting):这种方法通过顺序地训练基础学习器,并在训练过程中给予之前错误分类的样本更大的权重,来逐步改进模型。

每个新的基础学习器都专注于纠正之前学习器的错误。

最终预测结果是所有基础学习器预测结果的加权和。

提升法有助于减少模型的偏差和方差。

3. 堆叠法(Stacking):这种方法通过训练一个元学习器(meta-learner)来组合多个基础学习器的预测结果。

在每个基础学习器上训练模型,并将它们的预测结果作为输入特征提供给元学习器。

然后,在元学习器上进行训练,以得到最终预测结果。

堆叠法可以灵活地结合不同类型的基础学习器,并利用它们之间的互补性来提高预测性能。

这些集成方法在处理多重扰动因素时具有一定的优势,因为它们可以通过结合多个模型的预测结果来减轻单一模型可能存在的偏差、方差或过度拟合等问题。

选择合适的集成方法取决于具体问题的特点、数据集的规模以及可用的计算资源。

基于粒子滤波和三维变分混合数据同化方法的构建与理想实验验证

基于粒子滤波和三维变分混合数据同化方法的构建与理想实验验证

doi: 10.11978/2023052基于粒子滤波和三维变分混合数据同化方法的构建与理想实验验证姚长坤, 魏琨哈尔滨工程大学数学科学学院, 黑龙江 哈尔滨 150001摘要: 本文基于粒子滤波和三维变分设计了一种新的混合数据同化方法。

新方法通过粒子滤波的最优估计生成具有背景误差信息的集合扰动, 从而为三维变分提供流依赖的背景误差协方差。

粒子退化一直是粒子滤波应用于数据同化领域的主要阻碍。

为了让混合方法更好地发挥作用, 针对粒子退化问题, 本文提出了一种改进的残差重采样方法, 通过在正态分布中采样粒子, 解决了退化导致的粒子缺乏多样性。

在理想lorenz-63模型上进行数据同化实验, 结果表明, 新方法在模型误差较大的情况下效果优于集合变换三维变分方法(ensemble transform Kalman filter-three-dimensional variational method, ETKF- 3Dvar), 并且随着模型误差不断增大, 新方法也同样优于传统数据同化方法。

改进的残差重采样在与分层重采样和一般残差重采样的对比实验中, 在给定时间窗口内可以保证同化结果稳定, 而其他两种方法的同化结果都出现了较大偏差。

关键词: 混合数据同化; 粒子滤波; 三维变分; 残差重采样中图分类号: O232, P 731.2 文献标识码: A 文章编号: 1009-5470(2024)01-0056-08Construction and ideal experimental verification of hybrid data assimilation method based on particle filter and 3DvarYAO Changkun, WEI KunCollege of Mathematical Sciences, Harbin Engineering University, Harbin 150001, ChinaAbstract: In this paper, a new hybrid data assimilation method is designed based on particle filter and 3Dvar. The new method generates an ensemble deviation with background error information through an optimal estimation of particle filter, thus providing flow-dependent background error covariance for 3Dvar. Particle degeneracy has always been the main obstacle of particle filtering in data assimilation field. In order to make the hybrid method work better, an improved residual resampling method is proposed to solve the problem of particle degeneracy. By sampling particles in the normal distribution, the lack of particle diversity caused by degeneracy is solved. Data assimilation experiments were tested on the ideal lorenz-63 model. The results show that the new method is better than the ETKF-3Dvar method when the model error is large, and as the model error increases, the new method is also better than the traditional data assimilation method. In the comparison experiment with hierarchical resampling and general residual resampling, the improved residual resampling method can ensure the stability of the assimilation results within a given time window, while the other two methods have a large deviation in the assimilation results. Key words: hybrid data assimilation; particle filter; 3Dvar; residual resampling收稿日期:2023-04-25; 修订日期:2023-06-08。

集成学习的不二法门bagging、boosting和三大法宝结合策略平均法,投票法和学习法。。。

集成学习的不二法门bagging、boosting和三大法宝结合策略平均法,投票法和学习法。。。

集成学习的不⼆法门bagging、boosting和三⼤法宝结合策略平均法,投票法和学习法。

单个学习器要么容易⽋拟合要么容易过拟合,为了获得泛化性能优良的学习器,可以训练多个个体学习器,通过⼀定的结合策略,最终形成⼀个强学习器。

这种集成多个个体学习器的⽅法称为集成学习(ensemble learning)。

集成学习通过组合多种模型来改善机器学习的结果,与单⼀的模型相⽐,这种⽅法允许产⽣更好的预测性能。

集成学习属于元算法,即结合数个“好⽽不同”的机器学习技术,形成⼀个预测模型,以此来降⽅差(bagging),减偏差(boosting),提升预测准确性(stacking)。

1. 集成学习之个体学习器个体学习器(⼜称为“基学习器”)的选择有两种⽅式:集成中只包含同种类型的个体学习器,称为同质集成。

集成中包含不同类型的个体学习器,为异质集成。

⽬前同质集成的应⽤最⼴泛,⽽基学习器使⽤最多的模型是CART决策树和神经⽹络。

按照个体学习器之间是否存在依赖关系可以分为两类:个体学习器之间存在强依赖关系,⼀系列个体学习器基本必须串⾏⽣成,代表是boosting系列算法。

个体学习器之间不存在强依赖关系,⼀系列个体学习器可以并⾏⽣成,代表是bagging系列算法。

1.1 boosting算法原理boosting的算法原理如下所⽰:Boosting算法的⼯作机制是:(1)先从初始训练集训练出⼀个基学习器;(2)再根据基学习器的表现对样本权重进⾏调整,增加基学习器误分类样本的权重(⼜称重采样);(3)基于调整后的样本分布来训练下⼀个基学习器;(4)如此重复进⾏,直⾄基学习器数⽬达到事先指定的个数,将这个基学习器通过集合策略进⾏整合,得到最终的强学习器。

Boosting系列算法⾥最著名算法主要有AdaBoost算法和提升树(boosting tree)系列算法。

提升树系列算法⾥⾯应⽤最⼴泛的是梯度提升树(Gradient Boosting Tree)<GDBT>。

07-EnsembleMethods(集成方法)

07-EnsembleMethods(集成方法)
•Bias:
• The ability of the model to approximate the data • The error of the best classifier
•Variance:
• Stability of the model in response to new training data • Error of the trained classifier with respect to the best classifier
Ensemble Methods
Ensemble Method
•Combines multiple base classifiers into one
•Given a test record: output a prediction by taking a vote on predictions of base classifiers
Error rate
1 ei N
w C ( x ) y
N j 1 j i j j
Importance measure
1 1 ei i ln 2 ei
•Use alpha to update the weights of records
•Use alpha to combine results
• Change topology in a neural network • Inject randomness into decision tree growing
Algorithm
1: Let D denote the original training date, k the number of base classifiers, T the test data

优化机器学习模型的集成方法与技巧

优化机器学习模型的集成方法与技巧

优化机器学习模型的集成方法与技巧在机器学习领域中,集成方法是一种通过将多个模型的预测结果结合起来来提高性能的技术。

通过组合多个模型,集成方法可以减少单个模型的偏差和方差,从而提高预测的准确性和鲁棒性。

在本文中,我们将探讨一些优化机器学习模型的集成方法和技巧。

集成方法有许多不同的形式,包括投票(voting)、平均化(averaging)、堆叠(stacking)等。

每种集成方法都有其独特的优势和适用场景。

在实践中,研究者和从业者通常根据问题的特点和数据集的性质选择最合适的集成方法。

以下是一些常用的集成方法和优化技巧:1. 投票集成方法:投票集成方法通过将多个模型的预测结果进行投票来做出最终的预测决策。

这种方法适用于分类问题,通过考虑多个模型的观点,可以减少个别模型的错误预测对最终结果的影响。

在投票集成方法中,可以使用简单投票,即多数表决原则,或者使用加权投票,根据模型的性能给予不同的权重。

2. 平均化集成方法:平均化集成方法通过对多个模型的预测结果进行平均来得到最终的预测。

这种方法适用于回归问题,通过平均多个模型的预测结果,可以减少模型的方差,提高预测的稳定性。

在平均化集成方法中,可以使用简单平均,将所有模型的预测结果相加除以模型的个数,或者使用加权平均,根据模型的性能给予不同的权重。

3. 堆叠集成方法:堆叠集成方法通过建立一个元模型,将多个基础模型的预测结果作为输入来得到最终的预测。

这种方法可以捕捉到不同模型的优势,并进一步提高预测性能。

堆叠集成方法需要更多的计算资源和时间,但通常可以获得更好的性能。

在堆叠集成方法中,基础模型可以使用不同的算法,例如决策树、支持向量机、神经网络等。

除了选择适当的集成方法,还有一些技巧可以进一步优化机器学习模型的集成:1. 多样化基模型:为了提高集成方法的性能,基础模型应该具有多样性。

这意味着使用不同的算法、不同的特征子集或不同的训练数据来训练基础模型。

多样性可以增加模型的学习能力,提高集成的鲁棒性。

数据挖据技术集成学习方法ensemblelearnig

数据挖据技术集成学习方法ensemblelearnig
狭义旳集成学习(ensemble learning),是用一样 类型旳学习算法来构造不同旳弱学习器旳措施。
集成学习:怎样构造?
方法就是变化训练集。
一般旳学习算法,根据训练集旳不同,会给出不同 旳学习器。这时就能够经过变化训练集来构造不同 旳学习器。然后再把它们集成起来。
【随机采样】
在原来旳训练集上随机采样,能够得到新旳训练 集。
【Bagging算法】
【Boosting算法】
Boosting流程描述
Step1: 原始训练集输入 Step2: 计算训练集中各样本旳权重 Step3: 采用已知算法训练弱学习机,并对每个样本进行鉴
别 Step4: 计算对此次旳弱学习机旳权重 Step5: 转到Step2, 直到循环到达一定次数或者某度量原
并把它们集成起来旳话,可能就能得到更加好旳分类器。
日常生活中,“三个臭皮匠,胜过诸葛亮”,便是体现了这 种思想。
集成学习:图示
Output Σαihi(x)
Classifier ensemble Combine Classifiers
h1(x)
h2(x)
Classifier 1 Classifier 2 ……
集成策略
【Bagging算法】
1. 从大小为n旳原始数据集D中独立随机地抽取n’个数据 (n’<=n),形成一种自助数据集;
2. 反复上述过程,产生出多种独立旳自助数据集; 3. 利用每个自助数据集训练出一种“分量分类器”; 4. 最终旳分类成果由这些“分量分类器”各自旳鉴别成果投
票决定。
基本思想:对训练集有放回地抽取训练样例,从而为每 一种基本分类器都构造出一种跟训练集相当大小但各不 相同旳训练集,从而训练出不同旳基本分类器;该算法 是基于对训练集进行处理旳集成措施中最简朴、最直观 旳一种。

人工智能开发技术中的集成学习方法和实践

人工智能开发技术中的集成学习方法和实践

人工智能开发技术中的集成学习方法和实践人工智能开发中的集成学习方法和实践近年来,人工智能(Artificial Intelligence,AI)的发展取得了巨大的突破,成为引领科技创新的重要驱动力。

在人工智能开发的过程中,集成学习方法成为了一种常用的技术手段,通过将多个单一模型的预测结果结合起来,提高整个系统的性能和鲁棒性。

本文将介绍人工智能开发中的集成学习方法和实践,探讨其在提升模型性能方面的重要作用。

一、集成学习的基本原理集成学习(Ensemble Learning)是一种通过结合多个学习器(Learner)的预测结果,从而取得更好性能的方法。

其基本原理是,通过将多个学习器的个体预测结果进行一定的组合和综合,来获取更加准确的预测。

集成学习方法可以分为两大类:基于同质化学习器和基于异质化学习器。

基于同质化学习器的集成方法中,个体学习器具有相同的学习策略和类型,例如多个决策树、神经网络等。

常见的同质化集成方法有投票法(Voting)和平均法(Averaging)。

投票法通过投票的方式,选择出多个学习器中最高票的预测结果作为最终的预测结果;而平均法则是将多个学习器预测结果进行平均,得到最终的预测结果。

而基于异质化学习器的集成方法中,个体学习器具有不同的学习策略和类型,例如支持向量机、决策树和神经网络等。

常见的异质化集成方法有堆叠法(Stacking)和提升法(Boosting)。

堆叠法首先通过多个学习器进行预测,然后将这些学习器的预测结果作为新的特征输入到另一个学习器中进行训练,得到最终的预测结果;而提升法则是通过顺序迭代训练一系列基分类器,每个基分类器都根据前面分类器的预测结果来调整样本权重,提高整体的预测准确率。

二、集成学习方法的实践案例在人工智能开发的实践中,集成学习方法发挥了重要的作用,提升了模型的性能和鲁棒性。

以下将介绍几个典型的集成学习实践案例。

1. 随机森林(Random Forest)随机森林是一种基于决策树的集成学习方法,通过随机选择特征和样本,构建多个决策树,并对每个决策树的结果进行投票或平均。

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• Change topology in a neural network • Inject randomness into decision tree growing
Algorithm
1: Let D denote the original training date, k the number of base classifiers, T the test data
•Weights of correctly classified records decrease
•Weights of incorrectly classified records increase •Additional step: if ei > 50%, wi = 1/N
Weight Update
Ensemble Methods
Ensemble Method
•Combines multiple base claቤተ መጻሕፍቲ ባይዱsifiers into one
•Given a test record: output a prediction by taking a vote on predictions of base classifiers
T y j 1
Actual
Example
x
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
y
1
1
1
-1
-1
-1
-1
1
1
1
Example
Bias – Variance (& noise) Decomposition
•Classification Error = Bias + Variance + Noise
Build a base classifier Ci from Di
5: end for 6: for each test record x in T do 7: C*(x) = Vote(C1(x), C2(x), …, Ck(x)) 8: end for
Bagging example
x y 0.1 1 0.2 1 0.3 1 0.4 -1 0.5 -1 0.6 -1 0.7 -1 0.8 1 0.9 1 1 1
eensemble 0.35
25
• Independent base classifiers:
eensemble 25 i 25i e ( 1 e ) 0.06 i i 13
When is ensemble better?
• Independent base classifiers • ei < 0.5
Assign a weight (for getting selected) for each training example Generate a training set Generate a classifier based on the training set Adjust the weights based on classifier prediction Higher weights for examples incorrectly classified Repeat
If x is classified correctly If x is classified incorrectly
Making prediction
•Each classifier contributes based on its weight
C * ( x) arg max j C j ( x) y
If using training set for testing
Ensemble Prediction
Boosting
•Adaptively changes the distribution of training examples •Focuses on the examples that are hard to classify
Error rate
1 ei N
w C ( x ) y
N j 1 j i j j
Importance measure
1 1 ei i ln 2 ei
•Use alpha to update the weights of records
•Use alpha to combine results
•How are weights updated? •How are predictions combined?
Boosting
Records that are wrongly classified will have their weights increased
Records that are classified correctly will have their weights decreased
•In practice, bagging and boosting are powerful techniques
Example 4 is hard to classify
Its weight is increased => it is more likely to be chosen again in subsequent rounds
AdaBoost
•Measures importance of classifier based on its error rate:
Original Data Boosting (Round 1) Boosting (Round 2) Boosting (Round 3) 1 7 5 4 2 3 4 4 3 2 9 8 4 8 4 10 5 7 2 4 6 9 5 5 7 4 1 4 8 10 7 6 9 6 4 3 10 3 2 4
Bagging vs. Boosting
•Bagging reduces variances by taking average
•Boosting reduces both bias and variances •Boosting might hurt performance on noisy data. Bagging does not have this problem •Bagging is easier to parallelize
Motivation
•Ensemble method of 25 base classifiers
•Each has error rate e = 0.35 •What is the error rate of the ensemble? • Identical base classifiers:
2: for i = 1 to k do
3:
4:
Create training set Di from D
Build a base classifier Ci from Di
5: end for 6: for each test record x in T do 7: C*(x) = Vote(C1(x), C2(x), …, Ck(x)) 8: end for
AdaBoost
Weight Update
•Use alpha to update the weights of records ( j ) j if C j ( xi ) yi wi e ( j 1) wi j Zj if C j ( xi ) yi e
where Z j is thenormalizat ion factor
Bagging (Bootstrap Aggregating)
•Repeatedly creates samples with replacement according to uniform distribution
•Each record: selected with probability 1 – (1-1/N)N •Pick class that receives highest number of votes
When is ensemble better?
N=5 N = 51 N = 501
General Idea
Methods
•Manipulate the training set:
• Resampling
•Manipulate the input features:
• Use subset of features
•Manipulate the class labels:
• When large number of classes, partition into sets • Error correcting output coding
•Manipulate the learning algorithm (algorithm specific)
•Classifier: decision tree with one level
xk yes no yes x 0.3 no
Label
Label
1
-1
•What is the best we can do?
Bagging example
Bagging example
Bagging example
Bias
Independent of the training data If the model is too simple, the solution is biased. It does not fit the data
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