Мульти-меточная классификация с вложенными признаками

Вопрос или проблема

Мне нужно выполнить многометочный классификацию. У меня есть три признака, и они вложены. Я не уверен, как это объединить или какой классификационный алгоритм будет лучше всего. Некоторая многоуровневая нейронная сеть, как показано здесь, кажется хорошей, но вложенные признаки, похоже, там не учитываются.

Я представляю вложенные признаки (X) и метки (Y) в двух наборах данных ниже: один идентификатор субъекта может иметь один или несколько признаков и один или несколько классов. Признаки и классы могут быть ‘заняты’ одним или несколькими субъектами.

Примечание: У меня около 100 тысяч субъектов, 1 тысяча признаков (на третьем уровне) и 200 классов.

data_features
       subject_id   feature1   feature2   feature3
               1          a         aa          aaa
               2          a         aa          aab
               3          a         ab          aba
               1          a         ab          abb
               2          b         ba          baa
               3          b         ba          bac
               1          b         ba          bad
               2          b         ba          bad
               3          c         ca          caa
               4          c         ca          caa
               5          c         cb          cba
               6          c         cb          cbb
  


data_labels
       subject_id   label1   label2   label3   label4
               1        0        1        0        0
               2        0        1        1        1
               3        0        1        1        0
               4        1        1        0        1
               5        1        0        0        0
               6        0        1        1        1
               7        0        0        0        1
               8        1        1        1        1
               9        0        0        1        1
              10        1        0        1        0
              11        0        1        0        1
              12        1        0        0        1

Я совершенно не уверен, какой алгоритм лучше всего объединит это? (Я умею работать с R и SAS и неплохо с Python, но выучу любой другой язык, если это будет необходимо)

Я думаю, что всегда хорошая идея начинать с простого, поэтому я бы просто предложил попробовать со всеми признаками, включая разные уровни “вложенности”, всего около 2 тысяч, по всей видимости. Учитывая, что набор данных большой, я не вижу препятствий, чтобы попробовать таким образом. По той же причине я бы начал с очень простой модели, такой как деревья решений или SVM, которые имеют дополнительное преимущество, что их быстро обучать. Это могло бы быть первым шагом, который предоставит вам приличную базовую линию, по крайней мере.

Если количество признаков становится проблемой для более продвинутого варианта, я думаю, что это хороший случай для использования извлечения признаков (например, PCA): это позволит уменьшить количество признаков и также объединить признаки, представляющие одну и ту же информацию.

Судя по комментариям, похоже, что вложенные признаки не обязательно должны быть вложенными и могут быть разделены на отдельные признаки.

Например, если:

feature1 = марка
feature2 = марка + модель
feature3 = марка + модель + версия

То мы должны использовать стандартный подход ML с признаками, как:

feature1 = марка
feature2 = модель
feature3 = версия

Взаимодействие между признаками все равно будет захвачено моделью ML.

Ответ или решение

Многоуровневая классификация с вложенными признаками

Многоуровневая классификация представляет собой задачу, где для одного образца может быть присвоено несколько классов. В вашем случае у вас есть три уровня вложенных признаков и 200 классов, что делает эту задачу достаточно сложной. Давайте рассмотрим, как можно подойти к решению данной проблемы.

1. Подготовка данных

Структура данных:
В вашем наборе данных существуют вложенные признаки (feature1, feature2, feature3) и метки (label1, label2, label3, label4). Основная проблема заключается в том, как правильно обработать эти вложенные признаки для дальнейшей классификации.

Разбиение вложенных признаков:
Как было предложено в комментариях, вложенные признаки могут быть разложены на отдельные, более конкретные признаки. Например:

  • feature1 может быть представлен как "бренд"
  • feature2 как "бренд + модель"
  • feature3 как "бренд + модель + версия"

Это разложение позволит вам использовать каждую категорию отдельно и создать более наглядное представление о признаках в модели.

2. Выбор алгоритма классификации

Для начала, действительно необходимо выбрать простой и быстрый алгоритм, который может дать вам базовое представление о ваших данных. Рекомендуется попробовать следующие методы:

  • Деревья решений: Простой в интерпретации и настроении. Они хорошо справляются с задачами классификации и могут работать с большим количеством входных признаков.
  • Методы опорных векторов (SVM): Хорошо действуют на высокоразмерных данных и могут быть эффективными в случае, если вы разложите вложенные признаки.
  • Логистическая регрессия: Хотя она менее мощная для нелинейных зависимостей, может быть полезной для создания базового модели.

3. Многоуровневая нейронная сеть

Если вы рассматриваете более продвинутые подходы, то многоуровневая нейронная сеть может быть хорошим выбором. Тем не менее, учитывая специфику ваших вложенных признаков, стоит учитывать следующее:

  • Ввод вложенных признаков: Удостоверьтесь, что ваша архитектура сети правильно принимает входные данные. Вам, вероятно, потребуется использовать методы "встраивания" (embedding) для категориальных признаков.
  • Конфигурация модели: Подумайте о создании нескольких скрытых слоев, которые могут помочь модели извлекать более глубокие закономерности из данных.

4. Оценка модели и оптимизация

Используя ваши метрики (например, точность, полнота, F1-метрика), оцените производительность вашей модели. В зависимости от результатов, вы можете оптимизировать модель, начиная с более сложных архитектур, таких как ансамблевые методы (например, Random Forest) или глубокое обучение.

5. Выводы и дальнейшие шаги

Ваша задача по многоуровневой классификации с вложенными признаками представляет собой увлекательный вызов. Начните с простых моделей, разложив вложенные признаки на отдельные уровни. Затем постепенно усложняйте модели, проверяя их эффективность. Помните, что выбор правильной метрики для оценки производительности модели крайне важен для понимания ее практической ценности.

Пусть вас эта задача вдохновляет, и вы сможете достичь хороших результатов в многоуровневом классификационном подходе. Удачи вам в вашем исследовании!

Оцените материал
Добавить комментарий

Капча загружается...