模式识别与机器学习 | 第九章 降维

降维/嵌入 ---非监督学习

原始的高维映射到地维空间

降维方法:维度选择、维度抽选

维度选择:选择已有维度的一个子集 (D维 ->K维)
JL定理:D维 近似等距的嵌入 K维

优点:简单、流行,有比较好的泛化性能

缺点:没有精度保证

  • 手工移除特征:冗余的、不相关的、质量差的

监督方法:过滤式选择、包裹式选择、嵌入式选择

  • 过滤式选择

设计一个**相关统计量(单个特征与标签之间的相关系数。互信息)**来度量特征的重要性

优点:根据单个特征和目标之间的统计分值选择特征值,速度快

缺点:没考虑特征间的关系

  • 包裹式选择

用最终的学习器性能评价特征的重要性

前向:从0开始一遍式/迭代式地选择;后向:所有特征训练一个模型,得到特征重要性;每次删除最不重要的特征

删除/增加特征,需要进行模型性能监控

  • 嵌入式选择

嵌入式维度选择与模型训练一起完成

基于树模型的特征选择

基于L1正则的特征选择

维度抽选:组合已有的维度构建新的维度

特征分解

输入矩阵AM×N; Av=λv ,v特征向量,λ特征值

特征分解(对角化):A=是由特征值组成的对角矩阵

奇异值分解 :奇异值, 奇异值对应的奇异向量

正交矩阵,其每个行,列代表一个方向

线性模型
  • 多维缩放(MDS):

给定空间中任意两个点的距离 ,点的具体位置、维度未知;将这些点嵌入到低维空间,使得新空间中点对的距离和原来尽可能接近

输入:距离矩阵D,低维度D'

算法过程:计算D;借助中心化矩阵,计算 ;对B做特征值分解

输出:

  • PCA

过程:1.先处理数据,数据标准化,使得均值为0

2.求相关矩阵R=XX^T

3.求R的特征值、特征向量 Rw=λw

4.降为k维,就选最大的k个特征值的特征向量,构成主成分矩阵P

5.x对应到k维 X'=XP

优点:特征向量方向、没有格外参数、没有迭代、没有局部最小值

缺点:只用了二阶统计量,不能处理高阶;受限于线性投影

非线性降维:核PCA、流形学习
  • 核PCA
流形学习

高维空间中,欧式距离不能准确反映数据内在的相似度

全局距离保持,等距离映射ISOMAP:构建邻接图;计算最短距离(测地距离);构建低维嵌入

局部距离保持,LLE拉普拉斯特征映射

局部优先,tNSE:高维空间相似的点映射到低维也相似。高维降到2/3维,嵌入空间的相似度由t分布表示,SNE:欧氏距离转换为用概率来表示的相似度。主要用于可视化

优化准则

最小化信息损失

最大化区分度

相关推荐
AI Coder 码农王21 分钟前
AgentScope Java v2 第3课,从 ReActAgent 到 HarnessAgent
人工智能
格物致胜工业数智技术22 分钟前
明治EOS系列传感器技术解析:精密制造高反光金属件在位检测
人工智能·制造
甲维斯28 分钟前
DeepSeek 新版还是难评!
人工智能
晨间晓1 小时前
图片细节丰富不丰富?用华为云码道开发 OpenCV 纹理复杂度分析工具
人工智能·opencv·华为云
硅谷秋水1 小时前
面向机器人的上下文学习:方法与应用
深度学习·机器学习·语言模型·机器人
2603_965148111 小时前
电商选品调研:通过关键词搜索API获取市场热销商品,结合商品详情API分析竞品卖点与定价
开发语言·数据库·人工智能·python·信息可视化
镜象科技1 小时前
什么是好的校园AI心理健康解决方案服务商?从中外校园心理服务的一天说起
人工智能
Geeys1 小时前
拼多多单品推广完整方案(可直接落地)
大数据·人工智能
泡椒鸡脚1 小时前
AI室内设计风格融合:把布局、材质和光影参考分开写
人工智能·材质
袁俪2 小时前
世界模型与智能体
人工智能