Математические модели, постановки задач, алгоритмы обучения, оценки решающих правил

Содержание

Слайд 2

План лекции

Классификация моделей, прямая и обратная задачи, виды моделирования.
Процесс моделирования, критерий выбора.
Стандартные постановки

План лекции Классификация моделей, прямая и обратная задачи, виды моделирования. Процесс моделирования,
основных задач индуктивного формирования баз знаний.
Алгоритмы обучения классификации, их характеристики и способы сравнения.

Слайд 3

Математическая модель

Математическая модель – математическое представление реальности, один из вариантов модели, как

Математическая модель Математическая модель – математическое представление реальности, один из вариантов модели,
системы, исследование которой позволяет получать информацию о некоторой другой системе.

Замена объекта исследования его моделью

Связь с реальностью – гипотезы, идеализация, упрощение

Методы, как правило, описывают идеальный объект

Универсальные модели разного уровня адекватности

Слайд 4

Классификация моделей

Классификация моделей

Слайд 5

Прямая и обратная задачи математического моделирования

Прямая задача.
Структура модели и все ее

Прямая и обратная задачи математического моделирования Прямая задача. Структура модели и все
параметры считаются известными, главная задача – провести исследование модели для извлечения полезного знания об объекте.

Типы
задач

Обратная задача.
Известно множество возможных моделей и нужно выбрать конкретную модель на основании некоторых данных об объекте. Чаще
всего структура модели известна, и необходимо определить некоторые неизвестные параметры.

Слайд 6

Виды моделирования

Виды моделирования

Слайд 7

Процесс моделирования

Этап 1

Этап 2

Этап 3

Этап 4

Сбор знаний об объекте.
Построение модели конкретной сложности.
Решение

Процесс моделирования Этап 1 Этап 2 Этап 3 Этап 4 Сбор знаний
вопроса о сходстве оригинала и модели.

Модель как объект исследования. Модельный эксперимент. Результат этапа – получение совокупности знаний о модели.

Формиро-вание множества знаний. Корректи-ровка знаний с учетом не учтенных в модели свойств оригинала.

Практическая проверка полученных с помощью модели знаний. Построение обобщающей теории объекта-оригинала.

Слайд 8

Критерии выбора моделей и методы отбора признаков

Внешние критерии: адекватность, непротиворечивость, полнота, точность, универсальность
Внутренние критерии: сложность

Критерии выбора моделей и методы отбора признаков Внешние критерии: адекватность, непротиворечивость, полнота,
(количественная), интерпретируемость (качественная)

Отбор признаков осуществляется по принципу их значимости с точки зрения удовлетворения критериям к выбору (построению) модели. Бывают случаи, когда объекты описываются временными рядами, сигналами, изображениями, видеорядами, текстами, попарными отношениями сходства или интенсивности взаимодействия.

Слайд 9

ИФБЗ

Алгоритм
обучения

Модель
предметной области

База
знаний

Задачи
классификации
и кластеризации

Обучающая и
контрольная
выборка

Модельные
и реальные
данные

Индуктивное формирование баз знаний (ИФБЗ)

ИФБЗ Алгоритм обучения Модель предметной области База знаний Задачи классификации и кластеризации

Слайд 10

Стандартные постановки основных задач ИФБЗ

Для некоторого множества моделей зависимости, к которому относится неизвестная

Стандартные постановки основных задач ИФБЗ Для некоторого множества моделей зависимости, к которому
зависимость между классами и объектами, разработать алгоритм классификации, который на основе описания объектов обучающей выборки строит решающее правило, вероятность правильной классификации которого любых новых объектов как можно выше.

Используя некоторую метрику, разработать алгоритм кластеризации, который на основе описания объектов обучающей выборки разбивает обучающую выборку на непересекающиеся подмножества, называемые кластерами, так, чтобы каждый кластер состоял из схожих объектов, а объекты разных кластеров существенно отличались, и строит описания кластеров, позволяющие относить к ним новые объекты.

Слайд 11

Правильная и точная классификации

Правильная
классификация

– если одним из классов объекта, выдаваемых решающим правилом,

Правильная и точная классификации Правильная классификация – если одним из классов объекта,
является правильный класс.

Точная
классификация

– если решающее правило выдает для объекта единственный класс.

Учитель – либо сама обучающая выборка, либо тот, кто указал на объектах обучающей выборки их правильные классы.

Слайд 12

Отличия задач классификации и кластеризации

Задача кластеризации отличается от задачи классификации тем, что в

Отличия задач классификации и кластеризации Задача кластеризации отличается от задачи классификации тем,
первом случае разбиение множества объектов на классы неизвестно, и поэтому для объектов обучающей выборки правильные классы не могут быть заданы.
Задача кластеризации сводится к разбиению обучающей выборки на непересекающиеся подмножества, называемые кластерами, так, чтобы каждый кластер состоял из схожих объектов, а объекты разных кластеров существенно отличались, а также к построению описания кластеров, позволяющим относить к этим кластерам новые объекты.

Слайд 13

Компоненты формирования

Индуктивная база знаний

формирование

Обучающая выборка

Алгоритм обучения

Постановка задачи

Модель

Компоненты формирования Индуктивная база знаний формирование Обучающая выборка Алгоритм обучения Постановка задачи Модель

Слайд 14

Алгоритм обучения классификации

Алгоритм классификации (алгоритм обучения классификации) – это отображение, которое по обучающей

Алгоритм обучения классификации Алгоритм классификации (алгоритм обучения классификации) – это отображение, которое
выборке строит решающее правило. Нужно построить такой алгоритм, вероятность правильной классификации которого новых объектов имеет возможно большее значение.

Поскольку задача поиска наибольшего значения для всех возможных алгоритмов классификации и обучающих выборок не имеет шансов быть решенной, как правило, рассматривается более конкретная постановка задачи классификации, например, задача чемпионата мира среди алгоритмов классификации.

Слайд 15

Пусть имеются алгоритмы классификации , для моделей соответственно, и обучающая выборка t. Для

Пусть имеются алгоритмы классификации , для моделей соответственно, и обучающая выборка t.
модели m требуется построить такой алгоритм классификации , что для заданной обучающей выборки t имеет место ,..., .
В соответствии с этой постановкой задачи проводятся чемпионаты мира среди алгоритмов классификации ( считается победителем среди участников ).
Во многих работах предлагаемый алгоритм сравнивается таким способом с другими известными алгоритмами классификации.

Задача чемпионата мира среди алгоритмов классификации (слабая)

Имя файла: Математические-модели,-постановки-задач,-алгоритмы-обучения,-оценки-решающих-правил.pptx
Количество просмотров: 57
Количество скачиваний: 0