基于差分进化的ELM加权集成分类

集成分类通过将若干个弱分类器依据某种规则进行组合,能有效改善分类性能。在组合过程中,各个弱分类器对分类结果的重要程度往往不一样。极限学习机是最近提出的一个新的训练单隐层前馈神经网络的学习算法。以极限学习机为基分类器,提出了一个基于差分进化的极限学习机加权集成方法。提出的方法通过差分进化算法来优化集成方法中各个基分类器的权值。实验结果表明,该方法与基于简单投票集成方法和基于Adaboost集成方法相比,具有较高的分类准确性和较好的泛化能力。     

基于直觉模糊集的集成学习算法

为提高传统机器学习算法的分类精度和泛化能力,提出一种基于直觉模糊集的集成学习算法.根据传统分类器分类精度构建直觉模糊偏好关系矩阵,确定分类器权重,结合多属性群决策方法确定样本分类结果.在UCI中的7个数据集上进行测试,与目前流行的传统分类算法以及集成学习分类算法SVM,LR,NB,Boosting,Bagging相比,提出的算法分类平均精度分别提升了1.91％,3.89％,7.80％,3.66％,4.72％.该算法提高了传统分类方法的分类精度和泛化能力.     

选择性集成学习算法的研究

通过选择性集成可以获得比单个学习器和全部集成学习更好的学习效果,可以显著地提高学习系统的泛化性能。文中提出一种多层次选择性集成学习算法,即在基分类器中通过多次按权重进行部分选择,形成多个集成分类器,对形成的集成分类器进行再集成,最后通过对个集成分类器多数投票的方式决定算法的输出。针对决策树与神经网络模型在20个标准数据集对集成学习算法Ada—ens进行了实验研究,试验证明基于数据的集成学习算法的性能优于基于特征集的集成学习算法的性能,有更好的分类准确率和泛化性能。     

选择性集成学习算法的研究

通过选择性集成可以获得比单个学习器和全部集成学习更好的学习效果,可以显著地提高学习系统的泛化性能。文中提出一种多层次选择性集成学习算法,即在基分类器中通过多次按权重进行部分选择,形成多个集成分类器,对形成的集成分类器进行再集成,最后通过对个集成分类器多数投票的方式决定算法的输出。针对决策树与神经网络模型在20个标准数据集对集成学习算法Ada—ens进行了实验研究,试验证明基于数据的集成学习算法的性能优于基于特征集的集成学习算法的性能,有更好的分类准确率和泛化性能。     

基于差异性和准确性的加权调和平均度量的 基因表达数据选择性集成算法

基分类器之间的差异性和单个基分类器自身的准确性是影响集成系统泛化性能的两个重要因素,针对差异性和准确性难以平衡的问题,提出了一种基于差异性和准确性的加权调和平均（D-A-WHA）度量基因表达数据的选择性集成算法。以核超限学习机（KELM）作为基分类器,通过D-A-WHA度量调节基分类器之间的差异性和准确性,最后选择一组准确性较高并且与其他基分类器差异性较大的基分类器组合进行集成。通过在UCI基因数据集上进行仿真实验,实验结果表明,与传统的Bagging、Adaboost等集成算法相比,基于D-A-WHA度量的选择性集成算法分类精度和稳定性都有显著的提高,且能有效应用于癌症基因数据的分类中。     

极限学习机集成在骨髓细胞分类中的应用

骨髓细胞的分类有重要的医学诊断意义。先对骨髓细胞图像分割和特征提取,用提取出来的训练集对极限学习机训练,再用该分类器对未知样本识别。针对单个分类器性能的不稳定,提出基于元胞自动机的极限学习机集成算法。通过元胞自动机抽样策略构建差异大的训练子集,多个分类器并行学习,多数投票法联合决策。实验结果表明,与BP、支持向量机比较,该算法基本无参数调整,学习速度快,分类精度高能达到97.33%,且有效克服了神经网络分类器不稳定的缺点。     

基于邻域混合抽样和动态集成的不平衡数据分类方法

不平衡数据严重影响了传统分类算法的性能,导致少数类的识别率降低。提出一种基于邻域特征的混合抽样技术,该技术根据样本邻域中的类别分布特征来确定采样权重,进而采用混合抽样的方法来获得平衡的数据集;然后采用一种基于局部置信度的动态集成方法,通过分类学习生成基分类器,对于每个检验的样本,根据局部分类精度动态地选择最优的基分类器进行组合。通过UCI标准数据集上的实验表明,该方法能够同时提高不平衡数据中少数类和多数类的分类精度。     

基于FP-Tree 的快速选择性集成算法

选择性集成通过选择部分基分类器参与集成,从而提高集成分类器的泛化能力,降低预测开销.但已有的选择性集成算法普遍耗时较长,将数据挖掘的技术应用于选择性集成,提出一种基于FP-Tree(frequent pattern tree)的快速选择性集成算法:CPM-EP(coverage based pattern mining for ensemble pruning).该算法将基分类器对校验样本集的分类结果组织成一个事务数据库,从而使选择性集成问题可转化为对事务数据集的处理问题.针对所有可能的集成分类器大小,CPM-EP算法首先得到一个精简的事务数据库,并创建一棵FP-Tree树保存其内容;然后,基于该FP-Tree获得相应大小的集成分类器.在获得的所有集成分类器中,对校验样本集预测精度最高的集成分类器即为算法的输出.实验结果表明,CPM-EP算法以很低的计算开销获得优越的泛化能力,其分类器选择时间约为GASEN的1/19以及Forward-Selection的1/8,其泛化能力显著优于参与比较的其他方法,而且产生的集成分类器具有较少的基分类器.     

基于训练集平行分割的集成学习算法研究

针对大规模数据分类中训练集分解导致的分类器泛化能力下降问题,提出基于训练集平行分割的集成学习算法.它采用多簇平行超平面对训练集实施多次划分,在各次划分的训练集上采用一种模块化支持向量机网络算法训练基分类器.测试时采用多数投票法对各个基分类器的输出进行集成.在3个大规模问题上的实验表明:在不增加训练时间和测试时间的条件下,集成学习在保持分类器偏置基本不变的同时有效减少了分类器的方差,从而有效降低了由于训练集分割导致的分类器泛化能力下降.     

基于单类分类器的半监督学习

提出一种结合单类学习器和集成学习优点的Ensemble one-class半监督学习算法.该算法首先为少量有标识数据中的两类数据分别建立两个单类分类器.然后用建立好的两个单类分类器共同对无标识样本进行识别,利用已识别的无标识样本对已建立的两个分类面进行调整、优化.最终被识别出来的无标识数据和有标识数据集合在一起训练一个基分类器,多个基分类器集成在一起对测试样本的测试结果进行投票.在5个UCI数据集上进行实验表明,该算法与tri-training算法相比平均识别精度提高4.5%,与仅采用纯有标识数据的单类分类器相比,平均识别精度提高8.9%.从实验结果可以看出,该算法在解决半监督问题上是有效的.     

Affect classification using genetic-optimized ensembles of fuzzy ARTMAPs

Training neural networks in distinguishing different emotions from physiological signals frequently involves fuzzy definitions of each affective state. In addition, manual design of classification tasks often uses sub-optimum classifier parameter settings, leading to average classification performance. In this study, an attempt to create a framework for multi-layered optimization of an ensemble of classifiers to maximize the system's ability to learn and classify affect, and to minimize human involvement in setting optimum parameters for the classification system is proposed. Using fuzzy adaptive resonance theory mapping (ARTMAP) as the classifier template, genetic algorithms (GAs) were employed to perform exhaustive search for the best combination of parameter settings for individual classifier performance. Speciation was implemented using subset selection of classification data attributes, as well as using an island model genetic algorithms method. Subsequently, the generated population of optimum classifier configurations was used as candidates to form an ensemble of classifiers. Another set of GAs were used to search for the combination of classifiers that would result in the best classification ensemble accuracy. The proposed methodology was tested using two affective data sets and was able to produce relatively small ensembles of fuzzy ARTMAPs with excellent affect recognition accuracy.     

结构化集成学习垃圾邮件过滤

为了解决垃圾邮件过滤算法低计算复杂度与高分类准确率之间的矛盾,在多域学习框架下提出一种结构化集成学习思想,它根据文档结构组合多个基分类器的结果以追求更高分类性能.采用邮件文档的字符串特征生成多个轻量基分类器,并采用字符串-频率索引存储标注数据,使得每次更新和查询的时间开销是常数量级.根据邮件文档的多域结构特性,提出历史域分类器效力线性组合权和当前域文档分类能力线性组合权.综合考虑历史域分类器效力和当前域文档分类能力,还提出一种能够提高整体分类准确率的综合线性组合权.在TREC立即全反馈垃圾邮件过滤任务上的实验结果表明:基于综合线性组合权的结构化集成学习方法能够在较短的时间(47.24min)内完成过滤任务,整体性能1-ROCA达到参加TREC2007评测的最优过滤器性能(0.005 5).     

结合Rotation Forest和MultiBoost的SVM集成方法

针对如何提高集成学习的性能,提出一种结合Rotation Forest和Multil3oost的集成学习方法—利用Rotation Forest中旋转变换的思想对原始数据集进行变换,旨在增加分类器间的差异度;利用Mu1tiI3oost在变换后的数据集上训练基分类器,旨在提高基分类器的准确度。最后用简单的多数投票法融合各基分类器的决策结果,将其作为集成分类器的输出。为了验证该方法的有效性,在公共数据集UCI上进行了实验,结果显示,该方法可获得较高的分类精度。     

集成重复训练极限学习机的数据分类

极限学习机是一种随机化算法,它随机生成单隐含层神经网络输入层连接权和隐含层偏置,用分析的方法确定输出层连接权。给定网络结构,用极限学习机重复训练网络,会得到不同的学习模型。本文提出了一种集成模型对数据进行分类的方法。首先用极限学习机算法重复训练若干个单隐含层前馈神经网络,然后用多数投票法集成训练好的神经网络,最后用集成模型对数据进行分类,并在10个数据集上和极限学习机及集成极限学习机进行了实验比较。实验结果表明,本文提出的方法优于极限学习机和集成极限学习机。     

一种基于Bagging-SVM的智能传感器集成学习方法

集成多个传感器的智能片上系统( SoC)在物联网得到了广泛的应用.在融合多个传感器数据的分类算法方面,传统的支持向量机( SVM)单分类器不能直接对传感器数据流进行小样本增量学习.针对上述问题,提出一种基于Bagging-SVM的集成增量算法,该算法通过在增量数据中采用Bootstrap方式抽取训练集,构造能够反映新信息变化的集成分类器,然后将新老分类器集成,实现集成增量学习.实验结果表明:该算法相比SVM单分类器能够有效降低分类误差,提高分类准确率,且具有较好的泛化能力,可以满足当下智能传感器系统基于小样本数据流的在线学习需求.     

融合极端学习机的判别性分析字典学习算法

研究表明,端学习机和判别性字典学习算法在图像分类领域极具有高效和准确的优势。然而,这两种方法也具有各自的缺点,极端学习机对噪声的鲁棒性较差,判别性字典学习算法在分类过程中耗时较长。为统一这种互补性以提高分类性能,文中提出了一种融合极端学习机的判别性分析字典学习模型。该模型利用迭代优化算法学习最优的判别性分析字典和极端学习机分类器。为验证所提算法的有效性,利用人脸数据集进行分类。实验结果表明,与目前较为流行的字典学习算法和极端学习机相比,所提算法在分类过程中具有更好的效果。     

Boosting Algorithms for Parallel and Distributed Learning

The growing amount of available information and its distributed and heterogeneous nature has a major impact on the field of data mining. In this paper, we propose a framework for parallel and distributed boosting algorithms intended for efficient integrating specialized classifiers learned over very large, distributed and possibly heterogeneous databases that cannot fit into main computer memory. Boosting is a popular technique for constructing highly accurate classifier ensembles, where the classifiers are trained serially, with the weights on the training instances adaptively set according to the performance of previous classifiers. Our parallel boosting algorithm is designed for tightly coupled shared memory systems with a small number of processors, with an objective of achieving the maximal prediction accuracy in fewer iterations than boosting on a single processor. After all processors learn classifiers in parallel at each boosting round, they are combined according to the confidence of their prediction. Our distributed boosting algorithm is proposed primarily for learning from several disjoint data sites when the data cannot be merged together, although it can also be used for parallel learning where a massive data set is partitioned into several disjoint subsets for a more efficient analysis. At each boosting round, the proposed method combines classifiers from all sites and creates a classifier ensemble on each site. The final classifier is constructed as an ensemble of all classifier ensembles built on disjoint data sets. The new proposed methods applied to several data sets have shown that parallel boosting can achieve the same or even better prediction accuracy considerably faster than the standard sequential boosting. Results from the experiments also indicate that distributed boosting has comparable or slightly improved classification accuracy over standard boosting, while requiring much less memory and computational time since it uses smaller data sets.     

改进蚁群算法在SVM参数优化研究中的应用

支持向量机参数的选择决定着支持向量机的分类精度和泛化能力,而其参数优化缺乏理论指导,在此背景下提出了ACO-SVM模型。该模型将SVM分类预测准确率作为目标函数,对蚁群算法进行改进,引入有向搜索和基于时变函数更新的信息素更新原则,利用蚁群算法的并行性、正反馈机制和较强的鲁棒性,以求得最优目标并得到SVM的最优参数组合。数值实验结果表明,改进蚁群算法在SVM参数优化选取中具有更好的寻优性能,具有较高的分类准确率;该方法具有较好的并行性和较强的全局寻优能力。     

A variant of Rotation Forest for constructing ensemble classifiers

Rotation Forest, an effective ensemble classifier generation technique, works by using principal component analysis (PCA) to rotate the original feature axes so that different training sets for learning base classifiers can be formed. This paper presents a variant of Rotation Forest, which can be viewed as a combination of Bagging and Rotation Forest. Bagging is used here to inject more randomness into Rotation Forest in order to increase the diversity among the ensemble membership. The experiments conducted with 33 benchmark classification data sets available from the UCI repository, among which a classification tree is adopted as the base learning algorithm, demonstrate that the proposed method generally produces ensemble classifiers with lower error than Bagging, AdaBoost and Rotation Forest. The bias–variance analysis of error performance shows that the proposed method improves the prediction error of a single classifier by reducing much more variance term than the other considered ensemble procedures. Furthermore, the results computed on the data sets with artificial classification noise indicate that the new method is more robust to noise and kappa-error diagrams are employed to investigate the diversity–accuracy patterns of the ensemble classifiers.