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AdaBoost和匹配追踪的选择性集成算法

为了平衡集成学习中差异性和准确性的关系并提高学习系统的泛化性能,提出一种基于AdaBoost和匹配追踪的选择性集成算法.其基本思想是将匹配追踪理论融合于AdaBoost的训练过程中,利用匹配追踪贪婪迭代的思想来最小化目标函数与基分类器线性组合之间的冗余误差,并根据冗余误差更新AdaBoost已训练基分类器的权重,进而根据权重大小选择集成分类器成员.在公共数据集上的实验结果表明,该算法能够获得较高的分类精度.     

基于AdaBoost和匹配追踪的选择性集成算法

为了平衡集成学习中差异性和准确性的关系并提高学习系统的泛化性能, 提出一种基于AdaBoost 和匹配追踪的选择性集成算法. 其基本思想是将匹配追踪理论融合于AdaBoost 的训练过程中, 利用匹配追踪贪婪迭代的思想来最小化目标函数与基分类器线性组合之间的冗余误差, 并根据冗余误差更新AdaBoost 已训练基分类器的权重, 进而根据权重大小选择集成分类器成员. 在公共数据集上的实验结果表明, 该算法能够获得较高的分类精度.     

一种挖掘概念漂移数据流的选择性集成算法

提出一种挖掘概念漂移数据流的选择性集成学习算法。该算法根据各基分类器在验证集上的输出结果向量方向与参考向量方向之间的偏离程度,选择参与集成的基分类器。分别在具有突发性和渐进性概念漂移的人造数据集SEA和Hyperplane上进行实验分析。实验结果表明,这种基分类器选择方法大幅度提高了集成算法在处理概念漂移数据流时的分类准确性。使用error-ambiguity分解对算法构建的naive Bayes集成在解决分类问题时的性能进行了分析。实验结果表明,算法成功的主要原因是它能显著降低平均泛化误差。     

一种多分类器选择性集成的网络流量分类方法

针对多分类器集成方法产生的流量分类器在泛化能力方面的局限性,提出一种选择性集成网络流量分类框架,以满足流量分类对分类器高效的需求。基于此框架,提出一种多分类器选择性集成的网络流量分类方法 MCSE(Multiple Classifiers Selective Ensemble network traffic classification method),解决多分类器的选取问题。该方法首先利用半监督学习技术提升基分类器的精度,然后改进不一致性度量方法对分类器差异性的度量策略,降低多分类器集成方法实现网络流量分类的复杂性,有效减少选择最优分类器的计算开销。实验表明,与Bagging算法和GASEN算法相比,MCSE方法能更充分利用基分类器间的互补性,具有更高效的流量分类性能。     

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。     

基于异构分类器集成的增量学习算法

将集成学习的思想引入到增量学习之中可以显著提升学习效果,近年关于集成式增量学习的研究大多采用加权投票的方式将多个同质分类器进行结合,并没有很好地解决增量学习中的稳定-可塑性难题。针对此提出了一种异构分类器集成增量学习算法。该算法在训练过程中,为使模型更具稳定性,用新数据训练多个基分类器加入到异构的集成模型之中,同时采用局部敏感哈希表保存数据梗概以备待测样本近邻的查找;为了适应不断变化的数据,还会用新获得的数据更新集成模型中基分类器的投票权重;对待测样本进行类别预测时,以局部敏感哈希表中与待测样本相似的数据作为桥梁,计算基分类器针对该待测样本的动态权重,结合多个基分类器的投票权重和动态权重判定待测样本所属类别。通过对比实验,证明了该增量算法有比较高的稳定性和泛化能力。     

基于约束投影的支持向量机选择性集成

提出两种基于约束投影的支持向量机选择性集成算法。首先利用随机选取的must-link和cannot-link成对约束集确定投影矩阵,将原始训练样本投影到不同的低维空间训练一组基分类器;然后,分别采用遗传优化和最小化偏离度误差两种选择性集成技术对基分类器进行组合。基于UCI数据的实验表明,提出的两种集成算法均能有效提高支持向量机的泛化性能,显著优于Bagging,Boosting,特征Bagging及LoBag等集成算法。     

基于Bagging的选择性聚类集成

使用集成学习技术来提高聚类性能.由于聚类使用的训练样本缺乏期望输出,与监督学习下的集成相比,在对个体学习器进行结合时更加困难.通过对不同的聚类结果进行配准,并基于互信息权进行个体学习器的选择,提出了基于Bagging的选择性聚类集成算法.实验表明,该算法能够有效地改善聚类结果.     

基于分层筛选和动态更新的并行选择集成算法

提出一种选择性集成学习算法,该算法利用多线程并行优化基分类器的参数,通过多层筛选和动态更新筛选信息获取最优的候选基分类器集合,解决了以往在集成学习中选择分类器效率低下的问题。集成分类器采用分解合并的策略进行加权投票,通过使用二分法将大数据集的投票任务递归分解成多个子任务,并行运行子任务后合并投票结果以缩短集成分类器的投票运行时间。实验结果表明, 相对于传统方法, 所提出的算法在平均精度、F1-Measure以及AUC指标上都有着显著提升。     

Selective negative correlation learning approach to incremental learning

Negative correlation learning (NCL) is a successful approach to constructing neural network ensembles. In batch learning mode, NCL outperforms many other ensemble learning approaches. Recently, NCL has also shown to be a potentially powerful approach to incremental learning, while the advantages of NCL have not yet been fully exploited. In this paper, we propose a selective NCL (SNCL) algorithm for incremental learning. Concretely, every time a new training data set is presented, the previously trained neural network ensemble is cloned. Then the cloned ensemble is trained on the new data set. After that, the new ensemble is combined with the previous ensemble and a selection process is applied to prune the whole ensemble to a fixed size. This paper is an extended version of our preliminary paper on SNCL. Compared to the previous work, this paper presents a deeper investigation into SNCL, considering different objective functions for the selection process and comparing SNCL to other NCL-based incremental learning algorithms on two more real world bioinformatics data sets. Experimental results demonstrate the advantage of SNCL. Further, comparisons between SNCL and other existing incremental learning algorithms, such Learn++ and ARTMAP, are also presented.     

基于互信息的选择性集成核极端学习机

针对集成学习中的准确性和差异性平衡问题, 提出一种基于信息论的选择性集成核极端学习机. 采用具有结构简单、训练简便、泛化性能好的核极端学习作为基学习器. 引入相关性准则描述准确性, 冗余性准则描述差异性,将选择性集成问题转化为变量选择问题. 利用基于互信息的最大相关最小冗余准则对生成的核极端学习机进行选择, 从而实现准确性和差异性的平衡. 基于UCI 基准回归和分类数据的仿真结果验证了所提出算法的优越性.

     

一种主动学习神经网络集成方法

分析了神经网络集成泛化误差、个体神经网络泛化误差、个体神经网络差异度之间的关系,提出了一种个体神经网络主动学习方法．个体神经网络同时交互训练,既满足了个体神经网络的精度要求,又满足了个体神经网络的差异性要求．另外,给出了一种个体神经网络选择性集成方法,对个体神经网络加入偏置量,增加了个体神经网络的可选数量,降低了神经网络集成的泛化误差．理论分析和实验结果表明,使用这种个体神经网络训练方法、个体神经网络选择性集成方法能够构建有效的神经网络集成系统．     

一种基于神经网络集成的规则学习算法

将神经网络集成与规则学习相结合，提出了一种基于神经网络集成的规则学习算法．该算法以神经网络集成作为规则学习的前端，利用其产生出规则学习所用的数据集，在此基础上进行规则学习．在UCl机器学习数据库上的实验结果表明，该算法可以产生泛化能力非常强的规则．     

带偏置的选择性神经网络集成构造方法

训练多个神经网络并将其结果进行合成,能显著地提高神经网络系统的泛化能力。本文提出了一种带偏置的选择性神经网络集成构造方法。对个体网络引入偏置项,增加可选网络的数量。选择部分网络集成,改善网络集成的性能。把个体网络的偏置项统一为集成偏置项,在训练出个体神经网络后,使用遗传算法选择部分网络集成,同时确定集成偏置项。理论分析和实验结果表明,该方法能够取得很好的网络集成效果。     

基于蚁群优化的极限学习机选择性集成学习算法

针对现有极限学习机集成学习算法分类精度低、泛化能力差等缺点,提出了一种基于蚁群优化思想的极限学习机选择性集成学习算法。该算法首先通过随机分配隐层输入权重和偏置的方法生成大量差异的极限学习机分类器,然后利用一个二叉蚁群优化搜索算法迭代地搜寻最优分类器组合,最终使用该组合分类测试样本。通过12个标准数据集对该算法进行了测试,该算法在9个数据集上获得了最优结果,在另3个数据集上获得了次优结果。采用该算法可显著提高分类精度与泛化性能。     

基于Spark的多标签超网络集成学习

近年来,多标签学习在图像识别和文本分类等多个领域得到了广泛关注,具有越来越重要的潜在应用价值。尽管多标签学习的发展日新月异,但仍然存在两个主要挑战,即如何利用标签间的相关性以及如何处理大规模的多标签数据。针对上述问题,基于MLHN算法,提出一种能有效利用标签相关性且能处理大数据集的基于Spark的多标签超网络集成算法SEI-MLHN。该算法首先引入代价敏感,使其适应不平衡数据集。其次,改良了超网络演化学习过程,并优化了损失函数,降低了算法时间复杂度。最后,进行了选择性集成,使其适应大规模数据集。在11个不同规模的数据集上进行实验,结果表明,该算法具有较好的分类性能,较低的时间复杂度且具备良好的处理大规模数据集的能力。