SVM的發展和研究熱點

2021-04-21 03:57:05 字數 2186 閱讀 5933

支援向量機的發展

自從90年代初經典svm的提出,由於其完整的理論框架和在實際應用中取得的很多好的效果,在機器學習領域受到了廣泛的重視。其理論和應用在橫向和縱向上都有了發展。

理論上:1.模糊支援向量機,引入樣本對類別的隸屬度函式,這樣每個樣本對於類別的影響是不同的,這種理論的應用提高了svm的抗雜訊的能力,尤其適合在未能完全揭示輸入樣本特性的情況下。

2.最小二乘支援向量機。這種方法是在2023年提出,經過這幾年的發展,已經應用要很多相關的領域。研究的問題已經推廣到:對於大規模資料集的處理;處理資料的魯棒性;引數調節和選擇問題;訓練和**。

3.加權支援向量機(有偏樣本的加權,有偏風險加權)。

4.主動學習的支援向量機。主動學習在學習過程中可以根據學習程序,選擇最有利於分類器效能的樣本來進一步訓練分類器,特能有效地減少評價樣本的數量。也就是通過某種標準對樣本對分類的有效性進行排序,然後選擇有效樣本來訓練支援向量機。

5.粗糙集與支援向量機的結合。首先利用粗糙集理論對資料的屬性進行約簡,能在某種程度上減少支援向量機求解計算量。

6.基於決策樹的支援向量機。對於多類問題,採用二岔樹將要分類的樣本集構造出一系列的兩類問題,每個兩類構造乙個svm。

7.分級聚類的支援向量機。基於分級聚類和決策樹思想構建多類svm,使用分級聚類的方法,可以先把n-1個距離較近的類別結合起來,暫時看作一類,把剩下的一類作為單獨的一類,用svm分類,分類後的下一步不再考慮這單獨的一類,而只研究所合併的n-1類,再依次下去。

8.演算法上的提高。

lvapnik在95年提出了一種稱為」chunking」的塊演算法,即如果刪除矩陣中對應lagrange乘數為0的行和列,將不會影響最終結果。

losuna提出了一種分解演算法,應用於人臉識別領域。

ljoachims在2023年將osuna提出的分解策略推廣到解決大型svm學習的演算法

lplatt於2023年提出了序貫最小優化(sequential minimal optimization)每次的工作集中只有2個樣本。

9.核函式的構造和引數的選擇理論研究。基於各個不同的應用領域,可以構造不同的核函式,能夠或多或少的引入領域知識。現在核函式廣泛應用的型別有:多項式逼近、貝葉斯分類器、徑向基函式、多層感知器。引數的選擇現在利用交叉驗證的方法來確認。

10.支援向量機從兩類問題向多類問題的推廣:

nweston在2023年提出的多類演算法為代表。在經典svm理論的基礎上,直接在目標函式上進行改進,重新構造多值分類模型,建立k分類支援向量機。通過sv方法對新模型的目標函式進行優化,實現多值分類。這類演算法選擇的目標函式十分複雜,變數數目過多,計算複雜度也非常高,實現困難,所以只在小型問題的求解中才能使用。weston,multi-class support vector machines n

一對多(one-against-rest)----- vapnik提出的,k類---k個分類器,第m個分類器將第m類與其餘的類分開,也就是說將第m類重新標號為1,其他類標號為-1。完成這個過程需要計算k個二次規劃,根據標號將每個樣本分開,最後輸出的是兩類分類器輸出為最大的那一類。不足:容易產生屬於多類別的點(多個1)和沒有被分類的點(標號均為-1)--不對,訓練樣本資料大,訓練困難,推廣誤差無界. n

一對一(one-against-one)---kressel 對於任意兩個分類,構造乙個分類器,僅識別這兩個分類,完成這個過程需要k(k-1)/2個分類器,計算量是非常龐大的。對於每乙個樣本,根據每乙個分類器的分類結果,看屬於哪個類別的次數多,最終就屬於哪一類(組合這些兩類分類器並使用投票法,得票最多的類為樣本點所屬的類)。不足:如果單個兩類分類器不規範化,則整個n類分類器將趨向於過學習;推廣誤差無界;分類器的數目k隨類數急劇增加,導致在決策時速度很慢。 n

層(數分類方法),是對一對一方法的改進,將k個分類合併為兩個大類,每個大類裡面再分成兩個子類,如此下去,直到最基本的k個分類,這樣形成不同的層次,每個層次都用svm來進行分類------1對r-1法,構建k-1個分類器,不存在拒絕分類區。

應用上

主要研究熱點

從上面的發展中,我們可以總結出,目前支援向量機有著幾方面的研究熱點:核函式的構造和引數的選擇;支援向量機從兩類問題向多類問題的推廣;更多的應用領域的推廣;與目前其它機器學習方法的融合;與資料預處理(樣本的重要度,屬性的重要度,特徵選擇等)方面方法的結合,將資料中脫離領域知識的資訊,即資料本身的性質融入支援向量機的演算法中從而產生新的演算法;支援向量機訓練演算法的探索。

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