Cad is Foghlaim Ensemble ann?

Ceann de na teicníochtaí meaisínfhoghlama is cumhachtaí ná foghlaim ensemble. Chéile foghlama is é an úsáid a bhaint as samhlacha meaisín foghlama iolracha chun iontaofacht agus cruinneas na dtuartha a fheabhsú. Ach conas a thagann réamh-mheastacháin níos cruinne ar úsáid na n-ilmhúnlaí meaisínfhoghlama? Cén cineál teicníochtaí a úsáidtear chun samhlacha foghlama ensemble a chruthú? Déanfaimid iniúchadh ar fhreagra na gceisteanna seo, ag féachaint ar an réasúnaíocht taobh thiar de mhúnlaí ensemble a úsáid agus na príomhbhealaí le samhlacha ensemble a chruthú.

Cad is Foghlaim Ensemble ann?

Go simplí, is é an fhoghlaim ensemble an próiseas ina ndéantar il-samhlacha meaisínfhoghlama a oiliúint agus a n-aschur a chomhcheangal. Úsáidtear na samhlacha éagsúla mar bhonn chun samhail thuarthach optamach amháin a chruthú. Is féidir le chéile sraith éagsúil de mhúnlaí foghlama meaisín aonair feabhas a chur ar chobhsaíocht an mhúnla foriomlán, rud a fhágann go mbeidh tuar níos cruinne. Is minic a bhíonn samhlacha foghlama ensemble níos iontaofa ná samhlacha aonair, agus mar thoradh air sin, is minic a chuireann siad an chéad áit i go leor comórtas meaisínfhoghlama.

Tá teicnící éagsúla ann ar féidir le hinnealtóir a úsáid chun samhail foghlama ensemble a chruthú. I measc na dteicnící foghlama simplí ensemble tá rudaí mar mheán aschur na múnlaí éagsúla, agus tá modhanna agus algartaim níos casta forbartha go háirithe chun tuartha go leor bunfhoghlaimeoirí/samhlacha a chomhcheangal le chéile.

Cén Fáth a Úsáid Modhanna Oiliúna Ensemble?

Is féidir le samhlacha meaisínfhoghlama a bheith difriúil óna chéile ar chúiseanna éagsúla. D’fhéadfadh go n-oibreodh múnlaí difriúla meaisínfhoghlama ar shamplaí éagsúla de shonraí daonra, féadfar teicnící éagsúla samhaltaithe a úsáid, agus d’fhéadfaí hipitéis eile a úsáid.

Samhlaigh go bhfuil tú ag imirt cluiche fánach le grúpa mór daoine. Má tá tú ar fhoireann leat féin, is dócha go mbeidh roinnt ábhar ann a bhfuil eolas agat orthu agus go leor ábhar nach bhfuil aon eolas agat orthu. Anois glac leis go bhfuil tú ag imirt ar fhoireann le daoine eile. Díreach cosúil leatsa, beidh roinnt eolais acu maidir lena speisialtachtaí féin agus ní bheidh aon eolas acu ar ábhair eile. Ach nuair a chuirtear do chuid eolais le chéile, bíonn tomhais níos cruinne agat maidir le níos mó réimsí, agus laghdaíonn líon na dtopaicí nach bhfuil eolas ag d’fhoireann orthu. Is é seo an prionsabal céanna atá mar bhunús ag foghlaim ensemble, ag comhcheangal tuar na mball foirne éagsúla (samhlacha aonair) chun cruinneas a fheabhsú agus earráidí a íoslaghdú.

Tá sé cruthaithe ag staitisteoirí nuair a iarrtar ar shlua daoine buille faoi thuairim a thabhairt ar an bhfreagra ceart do cheist ar leith le raon freagraí féideartha, go ndéanann a gcuid freagraí go léir dáileadh dóchúlachta. Roghnóidh na daoine a bhfuil fíor-eolas acu ar an bhfreagra ceart an freagra ceart go muiníneach, agus déanfaidh na daoine a roghnaíonn na freagraí míchearta a gcuid buille faoi thuairim a dháileadh thar raon na bhfreagraí míchearta féideartha. Ag dul ar ais go dtí an sampla de chluiche fánach, má tá a fhios agat féin agus ag do bheirt chara gurb é A an freagra ceart, vótálfaidh an triúr agaibh A, agus is dócha go mbeidh an triúr eile ar d’fhoireann nach bhfuil an freagra ar eolas acu go mícheart. buille faoi thuairim B, C, D, nó E. Is é an toradh atá air ná go mbíonn trí vóta ag A agus gur dócha nach mbeidh ach vóta nó dhó ar a mhéad ag na freagraí eile.

Tá méid áirithe earráide ag gach samhlacha. Beidh na hearráidí do mhúnla amháin difriúil ó na hearráidí a tháirgeann samhail eile, toisc go bhfuil na samhlacha féin difriúil ar na cúiseanna a thuairiscítear thuas. Nuair a scrúdaítear na hearráidí go léir, ní bheidh siad cnuasaithe thart ar fhreagra amháin nó ar fhreagra eile, ach beidh siad scaipthe thart. Go bunúsach tá na buille faoi thuairim mícheart scaipthe thar na freagraí míchearta féideartha go léir, ag cur a chéile ar ceal. Idir an dá linn, déanfar na meastacháin chearta ó na samhlacha éagsúla a bhraisliú thart ar an bhfreagra fíor, ceart. Nuair a úsáidtear modhanna oiliúna ensemble, is féidir an freagra ceart a fháil le hiontaofacht níos mó.

Modhanna Oiliúna Ensemble Simplí

Go hiondúil ní bhíonn i gceist le modhanna oiliúna ensemble simplí ach cur i bhfeidhm teicníc achoimre staitistiúils, amhail modh, meán, nó meán ualaithe sraith tuar a chinneadh.

Tagraíonn mód don eilimint is minice a tharlaíonn laistigh de thacar uimhreacha. Chun an modh a fháil, tugann na samhlacha foghlama aonair a gcuid tuartha ar ais agus meastar na tuar sin mar vótaí i dtreo an réamh-mheastacháin deiridh. Déantar meán na dtuartha a chinneadh go simplí trí mheán uimhríochtúil na dtuartha a ríomh, agus é slánaithe go dtí an tslánuimhir iomlán is gaire. Ar deireadh, is féidir meán ualaithe a ríomh trí ualuithe éagsúla a shannadh do na samhlacha a úsáidtear chun tuartha a chruthú, agus léiríonn na meáchain an tábhacht a bhraitear leis an tsamhail sin. Déantar léiriú uimhriúil an tuar ranga a iolrú taobh le meáchan ó 0 go 1.0, déantar na réamh-mheastacháin aonair ualaithe a achoimriú ansin agus déantar an toradh a shlánú go dtí an tslánuimhir is gaire.

Modhanna Oiliúna Ensemble Casta

Tá trí phríomh-theicníc oiliúna ensemble ardleibhéil ann, agus tá gach ceann acu deartha chun déileáil le cineál sonrach fadhb foghlama meaisín. Teicnící “bagging”. úsáidtear iad chun athraithí tuar na samhla a laghdú, le hathraitheas ag tagairt don difríocht idir toradh na dtuartha nuair atá sé bunaithe ar an bhreathnóireacht chéanna. Teicnící “a threisiú”. úsáidtear iad chun claonadh samhlacha a chomhrac. Ar deireadh, “cruachta” úsáidtear é chun tuar a fheabhsú go ginearálta.

Is féidir modhanna foghlama Ensemble iad féin a roinnt go ginearálta i gceann amháin de dhá ghrúpa éagsúla: modhanna seicheamhach agus modhanna ensemble comhthreomhar.

Faigheann modhanna ensemble seicheamhacha an t-ainm “seicheamhach” toisc go gineadh na bunfhoghlaimeoirí/múnlaí go seicheamhach. I gcás modhanna seicheamhacha, is é an bunsmaoineamh go mbaintear leas as an spleáchas idir na bunfhoghlaimeoirí chun tuar níos cruinne a fháil. Coigeartaítear meáchain samplaí mílipéadaithe agus coinníonn samplaí atá lipéadaithe i gceart na meáchain chéanna. Gach uair a ghintear foghlaimeoir nua déantar na meáchain a athrú agus feabhsaítear cruinneas (tá súil agam).

I gcodarsnacht le samhlacha ensemble seicheamhacha, gineann modhanna ensemble comhthreomhara na bunfhoghlaimeoirí i gcomhthreo. Nuair a bhíonn foghlaim chomhthreomhar i mbun ensemble, is é an smaoineamh leas a bhaint as an bhfíric go bhfuil neamhspleáchas ag na bunfhoghlaimeoirí, toisc gur féidir an ráta ginearálta earráide a laghdú trí mheán réamh-mheastacháin na bhfoghlaimeoirí aonair a úsáid.

Is féidir le modhanna oiliúna Ensemble a bheith aonchineálach nó ilchineálach. Tá formhór na modhanna foghlama ensemble aonchineálach, rud a chiallaíonn go n-úsáideann siad cineál amháin de mhúnla bonnfhoghlama/algartam. I gcodarsnacht leis sin, baineann ensembles ilchineálacha úsáid as halgartaim foghlama éagsúla, ag éagsúlú agus ag athrú na bhfoghlaimeoirí chun a chinntiú go bhfuil cruinneas chomh hard agus is féidir.

Samplaí d'Algartam Foghlama Ensemble

Amharcléiriú ar threisiú ensemble. Grianghraf: Sirakorn trí Wikimedia Commons, CC BY SA 4.0, ( https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ensemble_Boosting.svg)

Áirítear le samplaí de mhodhanna seicheamhacha ensemble AdaBoost, XGBoost, agus Treisiú crann grádán. Is samhlacha treisithe iad seo go léir. I gcás na múnlaí treisithe seo, is é an sprioc na foghlaimeoirí laga, tearcfheidhmithe a thiontú ina bhfoghlaimeoirí níos cumhachtaí. Tosaíonn múnlaí cosúil le AdaBoost agus XGBoost le go leor foghlaimeoirí laga a fheidhmíonn beagán níos fearr ná buille faoi thuairim randamach. De réir mar a leanann an oiliúint ar aghaidh, cuirtear meáchain i bhfeidhm ar na sonraí agus déantar iad a choigeartú. Tugtar níos mó meáchain do chásanna a rinne na foghlaimeoirí a rangú go mícheart i mbabhtaí oiliúna níos luaithe. Tar éis an próiseas seo a athdhéanamh don líon inmhianaithe babhtaí oiliúna, déantar na réamh-mheastacháin a nascadh le chéile trí shuim ualaithe (do thascanna aischéimniúcháin) agus trí vóta ualaithe (le haghaidh tascanna aicmithe).

An próiseas foghlama bagála. Grianghraf: SeattleDataGuy via Wikimedia Commons, CC BY SA 4.0 ( https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bagging.png )

Is sampla de shamhail ensemble comhthreomhar a Foraoise Randamach aicmitheora, agus is sampla é Random Forests freisin de theicníc bagála. Tagann an téarma “bagging” as “bootstrap aggregation”. Tógtar samplaí ón tacar sonraí iomlán ag baint úsáide as teicníc samplála ar a dtugtar “sampláil bootstrap”, a úsáideann na bunfhoghlaimeoirí chun tuartha a dhéanamh. Maidir le tascanna aicmithe, déantar aschuir na mbonn-mhúnlaí a chomhiomlánú trí úsáid a bhaint as vótáil, agus meánaítear iad le chéile le haghaidh tascanna aischéimnithe. Úsáideann Random Forests crainn chinnidh aonair mar bhunfhoghlaimeoirí, agus tógtar gach crann sa ensemble ag baint úsáide as sampla difriúil ón tacar sonraí. Úsáidtear fothacar randamach gnéithe freisin chun an crann a ghiniúint. As a dtagann crainn chinnidh aonair thar a bheith randamach, a chuirtear le chéile go léir chun tuar iontaofa a sholáthar.

Amharcléiriú ar chruachadh ensemble. Grianghraf: Supun Setunga via Wikimedia Commons, CC BY SA 4.0 ( https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stacking.png )

Maidir le teicnící ensemble a chruachadh, cuirtear samhlacha iolracha aischéimniúcháin nó aicmithe le chéile trí mheit-shamhail ardleibhéil. Traenáiltear na bunmhúnlaí ar leibhéal níos ísle tríd an tacar sonraí iomlán a chothú. Úsáidtear aschuir na mbunmhúnlaí ansin mar ghnéithe chun an meitea-mhúnla a oiliúint. Is minic a bhíonn samhlacha cruachta ensemble ilchineálach sa nádúr.