聚类的动态分类器集成选择

动态分类器集成选择(DCES)是当前集成学习领域中一个非常重要的研究方向。然而,当前大部分 DCES算法的计算复杂度较高。为了解决该问题和进一步提高算法的性能,本文提出了基于聚类的动态分类器集成选择(CDCES),该方法通过对测试样本聚类,极大地减少了动态选择分类器的次数,因而降低了算法的计算复杂度。同时, CDCES是一种更加通用的算法,传统的静态选择性集成和动态分类器集成为本算法的特殊情况,因而本算法是一种鲁棒性更强的算法。通过对UCI数据集进行测试,以及与其他算法作比较,说明本算法是一种有效的、计算复杂度较低的方法。     

基于聚类的动态集成选择算法

近年来,由于机器学习能够很好地解决恶意软件检测问题,因而受到了广泛的关注。为了进一步提高恶意软件的检测性能,将机器学习中的动态集成选择应用到恶意软件检测中。为了满足检测性能和保证检测的实时性需求,在动态集成选择的基础上,提出一种基于聚类的动态集成选择算法CDES(Cluster based Dynamic Ensemble Selection strategy)。该方法首先通过聚类得到多个聚类中心,然后为每一个聚类中心选择一组分类器组成集成分类器。当检测未知样本时,首先找到与该样本最近的聚类中心,那么用于分类该聚类中心的集成分类器就是当前测试样本的集成分类器。最终的检测结果也由这一组分类器通过投票得到。实验中,将所提算法与其他相关算法作比较,实验结果表明所提算法明显优于其他算法。同时,所提算法运行时间远远低于其他算法,可以满足系统的实时性要求。     

基于动态加权的粗糙子空间集成

提出一种基于动态加权的粗糙子空间集成方法EROS-DW。利用粗糙集属性约简方法获得多个特征约简子集,并据此训练基分类器。在分类阶段,根据给定待测样本的具体特征动态地为每个基分类器指派相应的权重,采用加权投票组合规则集成各分类器的输出结果。利用UCI标准数据集对该方法的性能进行测试。实验结果表明,相较于经典的集成方法,EROS-DW方法可以获得更高的分类准确率。     

数据流选择性集成的两阶段动态融合方法

选择性集成分类算法虽能提高集合分类器在整体数据集上的分类性能,但针对某一具体数据进行分类时,其选择出的个体分类器集合并不一定是最优组合。为此,从数据自适应角度出发,提出一种数据流选择性集成的两阶段动态融合方法,利用待分类数据所在特征空间中的位置,动态选择个体分类器集合,并对其进行分类。理论分析和实验结果表明,与GASEN算法相比,该方法的分类准确率更高。     

基于选择性集成SVM的数据类型识别

提出基于选择性集成支持向量机的语音、话带数据信号分类方法,根据集成算法的差异性定义,采用两层级联结构的动态叠加算法完成决策输出。该方法能够在训练阶段准确地选择具有较高识别精度和差异性的成员分类器,在测试阶段对各成员分类器进行动态集成,保证最终的分类结果最优。构建时域、频域相结合的特征向量,并具有较好的抗噪声能力。实验结果表明,该方法无论在分类还是在运算复杂度上都取得较好的效果。     

基于属性约简的自采样集成分类方法

现有的集成技术大多使用经过训练的各个分类器来组成集成系统，集成系统的庞大导致产生额外的内存开销和计算时间。为了提高集成分类模型的泛化能力和效率，在粗糙集属性约简的研究基础上，提出了一种基于属性约简的自采样集成分类方法。该方法将蚁群优化和属性约简相结合的策略应用在原始特征集上，进而得到多个最优的特征约简子空间，以任意一个约简的特征子集作为集成分类的特征输入，能在一定程度上减少分类器的内存消耗和计算时间；然后结合以样本的学习结果和学习速度为约束条件的自采样方法，迭代训练每个基分类器。最后实验结果验证了本文方法的有效性。     

基于DESMID-AD动态选择的类别不平衡信用评估模型

针对现实信用评估业务中样本类别不平衡和代价敏感的情况,为降低信用风险评估的误分类损失,提出一种基于DESMID-AD动态选择的信用评估集成模型,根据每一个测试样本的特点动态地选择合适的基分类器对其进行信用预测.为提高模型对信用差客户(小类)的识别能力,在基分类器训练前使用过采样的方法对训练数据作类别平衡,采用元学习的方式基于多个指标进行基分类器的性能评估并在此阶段设计权重机制增强小类的影响.在三个公开信用评估数据集上,以AUC、一型、二型错误率以及误分类代价作为评价指标,与九种信用评估常用模型做比较,证明了该方法在信用评估领域的有效性和可行性.     

基于子图策略的选择性分类器集成算法

为了去除集成学习中的冗余个体,提出了一种基于子图选择个体的分类器集成算法。训练出一批分类器,利用个体以及个体间的差异性构造出一个带权的完全无向图;利用子图方法选择部分差异性大的个体参与集成。通过使用支持向量机作为基学习器,在多个分类数据集上进行了实验研究,并且与常用的集成方法Bagging和Adaboost进行了比较,结果该方法获得了较好的集成效果。     

基于最小代价的多分类器的动态集成

本文提出一种基于最小代价准则的分类器动态集成方法。与一般方法不同,动态集成是 根据“性能预测特征”,动态地为每一样本选择最适合的一组分类器进行集成。该选择基于使误识代价与时间代价最小化的准则,改变代价函数的定义可以方便地达到识别率与识别速度之间的不同折衷。本文中提出了两种分类器动态集成的方法,并介绍了在联机手写汉字识别中的具体应用。在实验中使了３个分类器进行动态集成,因此,得到７种分类组合,在预先     

基于子空间集成的概念漂移数据流分类算法

具有概念漂移的复杂结构数据流分类问题已成为数据挖掘领域研究的热点之一。提出了一种新颖的子空间分类算法,并采用层次结构将其构成集成分类器用于解决带概念漂移的数据流的分类问题。在将数据流划分为数据块后,在每个数据块上利用子空间分类算法建立若干个底层分类器,然后由这几个底层分类器组成集成分类模型的基分类器。同时,引入数理统计中的参数估计方法检测概念漂移,动态调整模型。实验结果表明：该子空间集成算法不但能够提高分类模型对复杂类别结构数据流的分类精度,而且还能够快速适应概念漂移的情况。     

A survey on ensemble learning

Despite significant successes achieved in knowledge discovery,traditional machine learning methods may fail to obtain satisfactory performances when dealing with complex data,such as imbalanced,high-dimensional,noisy data,etc.The reason behind is that it is difficult for these methods to capture multiple characteristics and underlying structure of data.In this context,it becomes an important topic in the data mining field that how to effectively construct an efficient knowledge discovery and mining model.Ensemble learning,as one research hot spot,aims to integrate data fusion,data modeling,and data mining into a unified framework.Specifically,ensemble learning firstly extracts a set of features with a variety of transformations.Based on these learned features,multiple learning algorithms are utilized to produce weak predictive results.Finally,ensemble learning fuses the informative knowledge from the above results obtained to achieve knowledge discovery and better predictive performance via voting schemes in an adaptive way.In this paper,we review the research progress of the mainstream approaches of ensemble learning and classify them based on different characteristics.In addition,we present challenges and possible research directions for each mainstream approach of ensemble learning,and we also give an extra introduction for the combination of ensemble learning with other machine learning hot spots such as deep learning,reinforcement learning,etc.     

一种新的决策树选择性集成学习方法

个体学习器的差异度是集成学习中的关键因素。流行的集成学习算法如Bagging通过重取样技术产生个体学习器的差异度。选择性集成从集成学习算法产生的个体学习器中选择一部分来集成,结果表明比原集成更好。但如何选择学习器是个难题。使用Q统计量度量两个学习器的差异度,提出一种新的决策树选择性集成学习方法。与C4.5,Bagging方法相比,表现出很好的效果。     

低关联度的Boosting类集成算法研究

针对Boosting类算法生成的个体网络的迭代方式相关性较高,对某些不稳定学习算法的集成结果并不理想的情况,基于Local Boost算法局部误差调整样本权值的思想,提出了基于距离及其权值挑选邻居样本的方法,并通过局部误差产生训练样本种子,采用Lazy Bagging方法生成针对各样本种子的个体网络训练样本集来训练、生成新的个体网络,UCI数据集上实验结果表明,该算法得到的个体网络相关度较小,集成性能较为稳定.     

基于SVM动态集成的高光谱遥感图像分类

在Bagging支持向量机(SVM)的基础上,将动态分类器集选择技术用于SVM的集成学习,研究了SVM动态集成在高光谱遥感图像分类中的应用。结合高光谱数据特性,通过随机选取特征子空间和反馈学习改进了Bagging SVM方法;通过引进加性复合距离改善了K近邻局部空间的计算方法;通过将错分的训练样本添加到验证集增强了验证集样本的代表性。实验结果表明,与单个优化的SVM和其他常见的SVM集成方法相比,改进后的SVM动态集成分类精度最高,能有效地提高高光谱遥感图像的分类精度。     

基于特征提取的选择性神经网络集成方法

针对现有神经网络集成研究方法在输入属性、集成方式和集成形式上的不足,提出一种基于特征提取的选择性神经网络集成模型-NsNNEIPCABag.该模型通过Bagging算法产生若干训练子集;利用改进的主成分分析(IPCA)提取主成分作为输入来训练个体网络;采用IPCA从所有个体网络中选择出部分线性无关的个体网络;采用神经网络对选择出来的个体网络进行非线性集成.为检验该模型的有效性,将其用于时间序列预测,结果表明本文提出的方法的泛化能力优于流行的其它集成方法.     

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。     

聚类集成中的差异性度量研究

集体的差异性被认为是影响集成学习的一个关键因素.在分类器集成中有许多的差异性度量被提出,但是在聚类集成中如何测量聚类集体的差异性,目前研究得很少.作者研究了7种聚类集体差异性度量方法,并通过实验研究了这7种度量在不同的平均成员聚类准确度、不同的集体大小和不同的数据分布情况下与各种聚类集成算法性能之间的关系.实验表明:这些差异性度量与聚类集成性能间并没有单调关系,但是在平均成员准确度较高、聚类集体大小适中和数据中有均匀簇分布的情况下,它们与集成性能间的相关度还是比较高的.最后给出了一些差异性度量用于指导聚类集体生成的可行性建议.     

Optimal ensemble construction via meta-evolutionary ensembles

In this paper, we propose a meta-evolutionary approach to improve on the performance of individual classifiers. In the proposed system, individual classifiers evolve, competing to correctly classify test points, and are given extra rewards for getting difficult points right. Ensembles consisting of multiple classifiers also compete for member classifiers, and are rewarded based on their predictive performance. In this way we aim to build small-sized optimal ensembles rather than form large-sized ensembles of individually-optimized classifiers. Experimental results on 15 data sets suggest that our algorithms can generate ensembles that are more effective than single classifiers and traditional ensemble methods.     

Ensemble cluster pruning via convex-concave programming

Ensemble learning is the process of aggregating the decisions of different learners/models. Fundamentally, the performance of the ensemble relies on the degree of accuracy in individual learner predictions and the degree of diversity among the learners. The trade-off between accuracy and diversity within the ensemble needs to be optimized to provide the best grouping of learners as it relates to their performance. In this optimization theory article, we propose a novel ensemble selection algorithm which, focusing specifically on clustering problems, selects the optimal subset of the ensemble that has both accurate and diverse models. Those ensemble selection algorithms work for a given number of the best learners within the subset prior to their selection. The cardinality of a subset of the ensemble changes the prediction accuracy. The proposed algorithm in this study determines both the number of best learners and also the best ones. We compared our prediction results to recent ensemble clustering selection algorithms by the number of cardinalities and best predictions, finding better and approximated results to the optimum solutions.