基于树型依赖结构的多标记分类算法

在多标记学习中,发现与利用各标记之间的依赖关系能提高学习算法的性能。文中基于分类器链模型提出一种针对性的多标记分类算法。该算法首先量化标记间的依赖程度,并构建标记之间明确的树型依赖结构,从而可减弱分类器链算法中依赖关系的随机性,并将线性依赖关系泛化成树型依赖关系。为充分利用标记间的相互依赖关系,文中采用集成学习技术进一步学习并集成多个不同的标记树型依赖结构。实验结果表明,同分类器链等算法相比,该算法经过集成学习后有更好的分类性能,其能更有效地学习标记间的依赖关系。     

基于多标记重要性排序的分类器链算法*

多标记分类器链中标记的预测顺序具有随机性,导致学习性能下降,容易造成错误信息的传递.考虑到标记的顺序性,文中提出基于多标记重要性排序的分类器链算法.该算法将标记间相互作用程度的大小作为衡量标记重要程度的依据,在标记相关性的基础上,按照重要性进行标记排序,并将排序结果作为分类器链算法中分类器的顺序,从而解决多标记预测顺序的问题.实验表明,相比现有方法,文中算法在多个数据集上能更稳定有效地分类多标记.     

基于粒的标记增强标记分布学习

标记分布学习能有效求解多标记学习任务,然而分类器构造以获得大规模具有更强监督信息的标注为前提,在许多应用中难以满足。一种替代的方案是以标记增强的方式从传统逻辑形式的标注中挖掘出隐含的数值型标记的重要程度。现有的标记增强方法大多假设增强后的标记需要在所有示例上保持原有逻辑标记的相关性,不能有效保持局部标记相关性。基于粒计算理论,提出了一种适用于标记分布学习的粒化标记增强学习方法。该方法通过k均值聚类构造具有局部相关性语义的信息粒,并在粒的抽象层面上,分别在图上依据逻辑标记的特性和属性空间的拓扑性质完成粒内示例的标记转化。最后,将得到的标记分布在示例层面进行融合,得到描述整个数据集标记重要程度的数值型标记。大量比较研究表明,所提出的模型可以显著地提升多标记学习的性能。     

用于多标记学习的局部顺序分类器链算法

标记间的相关性在分类问题中具有重要作用,目前有研究将标记相关性引入多标记学习,通过分类器链的形式将标记结果引入属性空间,为学习其他标记提供有用信息。分类器链中标记的预测顺序具有随机性,分类结果存在着很大的不确定性与不稳定性,且容易造成错误信息的传播。为此充分考虑标记的局部分布特性,提出了一种局部顺序分类器链算法,解决分类器链中分类器顺序问题。实验表明,该算法性能优于其他常用多标记学习算法。     

共享子空间的多标记学习方法

在多标记问题中,一个样本对应的多个类别之间经常会存在一定的相关性,这些相关性可以为多标记分类提供有用的信息。已有的多标记学习对于类别之间的相关性研究是建立在原始数据上的,然而原始数据往往是高维且含有噪声的,使得已有学习方法无法达到满意的效果。提出了一种基于共享子空间的多标记学习方法。该方法可以在类别信息的指导下,学到从原始特征空间到高层共享空间的映射函数,从而可以把原始的高维数据映射到一个低维空间中。同时也学到一个从类别空间到高层空间的映射函数,使得数据进行低维的重新表示后,可以直接对应到类别信息。在5个实际的数据集合上进行了测试,实验结果表明该模型可以有效地提高多标记数据的分类性能。     

基于标记因果顺序挖掘的多标记分类方法

在多标记学习(MLL)问题中,每个示例都与一组标记相关联.为了实现对未见示例的高效预测,挖掘和利用标记之间的关系是至关重要的.大多数已有的研究都将关系简化为标记之间的相关性,而相关性又通常基于标记的共现性.揭示了因果关系对于描述一个标记在学习过程中如何帮助另一个标记更为重要.基于这一观察,提出了两种策略来从标记因果有向...     

边缘标记弱化的多标记特征选择算法

在多标记学习中,特征选择是处理数据高维问题和提升分类性能的一种有效手段,然而现有特征选择算法大多是基于标记分布大致平衡这一假设,鲜有考虑标记分布不平衡的问题。针对这一问题,本文提出了一种边缘标记弱化的多标记特征选择算法(Multi-label feature selection algorithm with weakening marginal labels,WML),计算不同标记下正负标记的频数比率作为该标记的权值,然后通过赋权方式弱化边缘标记,将标记空间信息融入到特征选择的过程中,得到一组更为高效的特征序列,提升标记对样本描述的精确性。在多个数据集上的实验结果表明,本文算法具有一定优势,通过稳定性分析和统计假设检验进一步证明本文算法的有效性和合理性。     

基于标记特定特征和相关性的ML-KNN改进算法

目前大部分已经存在的多标记学习算法在模型训练过程中所采用的共同策略是基于相同的标记属性特征集合预测所有标记类别.但这种思路并未对每个标记所独有的标记特征进行考虑.在标记空间中,这种标记特定的属性特征对于区分其它类别标记和描述自身特性是非常有帮助的信息.针对这一问题,本文提出了基于标记特定特征和相关性的ML-KNN改进算法MLF-KNN.不同于之前的多标记算法直接在原始训练数据集上进行操作,而是首先对训练数据集进行预处理,为每一种标记类别构造其特征属性,在得到的标记属性空间上进一步构造L₁-范数并进行优化从而引入标记之间的相关性,最后使用改进后的ML-KNN算法进行预测分类.实验结果表明,在公开数据集image和yeast上,本文提出的算法MLF-KNN分类性能优于ML-KNN,同时与其它另外3种多标记学习算法相比也表现出一定的优越性.     

用于多标记学习的阈值确定算法

提出一种多标记学习阈值确定算法(DTML),为每个类别标记确定一个阈值。当分类器将一个测试示例预测为某个类别标记的分值大于该类别标记的阈值时,则将该类别标记添加到该测试示例的最终分类结果中。该算法采用编程实现,并将其应用于PT5方法和TML算法。实验结果表明,利用DTML算法为多标记学习算法确定阈值,能够得到较好的分类效果。     

基于拉普拉斯评分的多标记特征选择算法

针对传统的拉普拉斯评分特征选择算法只适应单标记学习,无法直接应用于多标记学习的问题,提出一种应用于多标记任务的拉普拉斯评分特征选择算法。首先,考虑样本在整体标记空间中共同关联和共同不关联的相关性,重新构建样本相似度矩阵;然后,将特征之间的相关性及冗余性判定引入拉普拉斯评分算法中,采用前向贪心搜索策略依次评价候选特征与已选特征的联合作用能力,用于评价特征的重要性;最后,在5个不同评价指标和6个多标记数据集上实验。实验结果表明：相比基于最大依赖的多标记维数约简方法（MDDM）、基于贝叶斯分类器的多标记特征选择算法（MLNB）及基于多元互信息的多标记分类特征选择算法（PMU）,所提算法不仅分类性能最优,且存在显著性优异达65%。     

一种基于图卷积网络的文本多标签学习方法

多标签学习广泛应用于文本分类、标签推荐、主题标注等.最近,基于深度学习技术的多标签学习受到广泛关注,针对如何在多标签学习中有效挖掘并利用高阶标签关系的问题,提出一种基于图卷积网络探究标签高阶关系的模型TMLLGCN.该模型采用GCN的映射函数从数据驱动的标签表示中生成对象分类器挖掘标签高阶关系.首先,采用深度学习方法提取文本特征,然后以数据驱动方式获得基础标签关联表示矩阵,为更好地建模高阶关系及提高模型效果,在基础标签关联表示矩阵上考虑未标记标签集对已知标签集的影响进行标签补全,并以此相关性矩阵指导GCN中标签节点之间的信息传播,最后将提取的文本特征应用到学习高阶标签关系的图卷积网络分类器进行端到端训练,综合标签关联和特征信息作为最终的预测结果.在实际多标签数据集上的实验结果表明,提出的模型能够有效建模标签高阶关系且提升了多标签学习的效果.     

基于Tri-training的半监督多标记学习算法

传统的多标记学习是监督意义下的学习,它要求获得完整的类别标记.但是当数据规模较大且类别数目较多时,获得完整类别标记的训练样本集是非常困难的.因而,在半监督协同训练思想的框架下,提出了基于Tri-training的半监督多标记学习算法（SMLT）.在学习阶段,SMLT引入一个虚拟类标记,然后针对每一对类别标记,利用协同训练机制Tri-training算法训练得到对应的分类器;在预测阶段,给定一个新的样本,将其代入上述所得的分类器中,根据类别标记得票数的多少将多标记学习问题转化为标记排序问题,并将虚拟类标记的得票数作为阈值对标记排序结果进行划分.在UCI中4个常用的多标记数据集上的对比实验表明,SMLT算法在4个评价指标上的性能大多优于其他对比算法,验证了该算法的有效性.     

基于流形学习的约束Laplacian分值多标签特征选择

多标签特征选择是针对多标签数据的特征选择技术,提高多标签分类器性能的重要手段。提出一种基于流形学习的约束Laplacian分值多标签特征选择方法（Manifold-based Constraint Laplacian Score,M-CLS）。方法分别在数据特征空间和类别标签空间定义两种Laplacian分值：在特征空间利用逻辑型类别标签的相似性对邻接矩阵进行改进,定义特征空间的约束Laplacian分值;在标签空间基于流形学习将逻辑型类别标签映射为数值型,定义实值标签空间的Laplacian分值。将两种分值的乘积作为最终的特征评价指标。实验结果表明,所提方法性能优于多种多标签特征选择方法。     

Joint Label-Specific Features and Correlation Information for Multi-Label Learning

Multi-label learning deals with the problem where each instance is associated with a set of class labels.In multilabel learning,different labels may have their own inherent characteristics for distinguishing each other,and the correlation information has shown promising strength in improving multi-label learning.In this study,we propose a novel multilabel learning method by simultaneously taking into account both the learning of label-specific features and the correlation information during the learning process.Firstly,we learn a sparse weight parameter vector for each label based on the linear regression model,and the label-specific features can be extracted according to the corresponding weight parameters.Secondly,we constrain label correlations directly on the output of labels,not on the corresponding parameter vectors which conflicts with the label-specific feature learning.Specifically,for any two related labels,their corresponding models should have similar outputs rather than similar parameter vectors.Thirdly,we also exploit the sample correlations through sparse reconstruction.The experimental results on 12 benchmark datasets show that the proposed method performs better than the existing methods.The proposed method ranks in the 1st place at 66.7%case and achieves optimal average rank in terms of all evaluation measures.     

Non-negative matrix factorization based modeling and training algorithm for multi-label learning

Multi-label learning is more complicated than single-label learning since the semantics of the instances are usually overlapped and not identical. The effectiveness of many algorithms often fails when the correlations in the feature and label space are not fully exploited. To this end, we propose a novel non-negative matrix factorization (NMF) based modeling and training algorithm that learns from both the adjacencies of the instances and the labels of the training set. In the modeling process, a set of generators are constructed, and the associations among generators, instances, and labels are set up, with which the label prediction is conducted. In the training process, the parameters involved in the process of modeling are determined. Specifically, an NMF based algorithm is proposed to determine the associations between generators and instances, and a non-negative least square optimization algorithm is applied to determine the associations between generators and labels. The proposed algorithm fully takes the advantage of smoothness assumption, so that the labels are properly propagated. The experimentswere carried out on six set of benchmarks. The results demonstrate the effectiveness of the proposed algorithms.     

基于负相关性增强的不平衡多标签学习算法

由于标签空间过大,标签分布不平衡问题在多标签数据集中广泛存在,解决该问题在一定程度上可以提高多标签学习的分类性能。通过标签相关性提升分类性能是解决该问题的一种最常见的有效策略,众多学者进行了大量研究,然而这些研究更多地是采用基于正相关性策略提升性能。在实际问题中,除了正相关性外,标签的负相关性也可能存在,如果在考虑正相关性的同时,兼顾负相关性,无疑能够进一步改善分类器的性能。基于此,提出了一种基于负相关性增强的不平衡多标签学习算法——MLNCE,旨在解决多标签不平衡问题的同时,兼顾标签间的正负相关性,从而提高多标签分类器的分类性能。首先利用标签密度信息改造标签空间;然后在密度标签空间中探究标签真实的正反相关性信息,并添加到分类器目标函数中;最后利用加速梯度下降法求解输出权重以得到预测结果。在11个多标签标准数据集上与其他6种多标签学习算法进行对比实验,结果表明MLNCE算法可以有效提高分类精度。     

一种利用关联规则挖掘的多标记分类算法

多标记学习广泛存在于现实生活中,是当今机器学习领域的研究热点.在多标记学习框架中,每个对象由一个示例构成,但可能同时属于多个类别标记,并且各个标记之间相互关联,所以挖掘多标记之间的关联性对于多标记学习框架具有重要的意义.首先对经典的关联规则算法进行改进,提出了基于矩阵分治的频繁项集挖掘算法,并证明了该算法挖掘频繁项集的正确性;进而将该算法应用于多标记学习框架中,分别提出了基于全局关联规则挖掘和局部关联规则挖掘的多标记分类算法;最后对所提出的算法与现有多标记算法进行实验对比,结果表明,算法在5种不同的评价准则下能够取得更好的效果.     

多标记数据特征提取方法的核改进

针对多标记数据特征提取方法中输出核函数没有准确刻画标记间的相关性的问题,在充分度量标记间相关性的基础上,提出了两种新的输出核函数构造方法。第一种方法首先将多标记数据转化为单标记数据,并使用标记集合来刻画标记间的相关性;然后从损失函数的角度出发定义新的输出核函数。第二种方法是利用互信息来度量标记间的两两相关性,在此基础上进一步构造新的输出核函数。3个多标记数据集上2种分类器的实验结果表明,与原有核函数对应的多标记特征提取方法相比,基于损失函数的输出核函数对应的特征提取方法性能最好,5个评价指标的性能平均提高了10%左右, 尤其在Yeast数据集上,Coverage指标下降幅度达到了30%左右;基于互信息的输出核函数次之,性能平均提高了5%左右。实验结果表明,基于新的输出核函数的特征提取方法能够更加有效地提取特征,并进一步简化分类器的学习过程,提高分类器的泛化性能。     

一种针对弱标记文档的分类方法

多标记学习不同于传统的监督学习,它是为了解决客观世界中多义性对象的建模问题而提出的一种学习框架。在该框架下,一个实例可以同时隶属于多个标记。已有的多标记学习算法大多假设每个样本的标记集合都是完整的,但有时某些实例对应的标记会出现缺失。为了应对这一问题,本文提出一种针对弱标记文档的分类方法,该方法基于标记之间不同的相关性和相似实例具有相似标记的假设,构造一个最优化问题,以尽可能地补全缺失的标记。实验结果表明,该方法可以有效地提升学习系统的泛化性能。      

基于混合注意力Seq2seq模型的选项多标签分类

选项多标签分类是高考文学类阅读理解选择题解答任务中的重要一环,对不同标签类型的选项调用不同的答题引擎,可以有效提高选择题答题准确率。由于选项类型复杂多样,一个选项可能有多个类别特征,将其看作多标签分类任务。传统多标签分类算法仅考虑到文本与标签间相关性,忽略了标签间相关性,且选项内部存在着强语义关联性,对最终的标签预测产生较大影响。为了充分利用选项内相关性,提出一种基于混合注意力的Seq2seq模型,同时考虑选项标签间相关性和选项内相关性。采用Bi-LSTM获得选项到标签的相互信息,利用多头自注意力获得选项内关联语义。为获取标签间语义相关性,使用标签嵌入方式进行隐式融合。在高考文学类阅读理解选择题数据集上的实验结果表明,对多种相关性建模能有效提升选项多标签分类精度。