CMD + K

Introduksjon til maskinlæringDimensjonsreduksjon og anomalideteksjonBegreper & formler22
11 min lesing

Dimensjonsreduksjon og anomalideteksjon

Komprimer data med PCA, visualiser naboskap med t-SNE, og finn uvanlige observasjoner med Isolation Forest.

Læringsmål
  • 01Forklar hvorfor avstander mister kontrast og data blir glisne når antall dimensjoner øker
  • 02Regn ut hovedkomponenter og forklart variansandel fra en liten kovariansmatrise
  • 03Forklar hvorfor data sentreres og noen ganger standardiseres før PCA, og hvorfor hovedkomponentene er ukorrelerte
  • 04Velg antall komponenter fra et scree-plott eller en kumulativ terskel
  • 05Tolk et t-SNE-kart og forklar hvorfor t-SNE ikke kan transformere nye punkter
  • 06Regn ut Isolation Forest-scoren og tolk falske positive når en terskel gjør scoren om til flagg
0 av 20 aktiviteter
Kjerneidé

Når data har hundrevis av features, ser vi ikke lenger strukturen, og avstander mister mye av meningen. Dimensjonsreduksjon finner noen få nye akser som tar vare på det viktigste, omtrent som når du fotograferer en skulptur fra vinkelen som viser mest av formen. Anomalideteksjon snur spørsmålet: i stedet for å oppsummere det typiske leter vi etter punktene som ikke passer inn, som den ene kofferten på bagasjebåndet som ser helt annerledes ut enn resten.

Steg 1 av 6

Dimensjonalitetens forbannelse

Konsept

Et datasett med høyde og vekt kan tegnes på et ark. Med 300 sensormålinger per maskin går ikke det, og problemet er større enn at vi ikke kan tegne. Dimensjonalitetens forbannelse er en samlebetegnelse for det som skjer når antall dimensjoner vokser mens antall punkter står stille.

Volumet vokser eksponentielt. Del hver akse i ti intervaller: i 2D gir det 100 celler, i 10D ti milliarder. Med noen tusen punkter er nesten alle cellene tomme. Dataene blir glisne, og et «lokalt» nabolag må dekke store deler av rommet for å inneholde noen naboer. Samtidig havner nesten alt volum nær kantene: i en enhetskube ligger bare andelen av volumet i den indre kuben med sidelengde , og den andelen går mot null når vokser.

Den mest praktiske konsekvensen gjelder avstander. Når er stor, blir avstanden fra et punkt til den nærmeste naboen nesten like stor som avstanden til den fjerneste. Metoder som bygger på at «nær betyr lik», som k-means, DBSCAN og nærmeste nabo, mister da mye av signalet sitt. Flere features er altså ikke det samme som mer nyttig informasjon: mange av dem kan være støy eller måle nesten det samme.

Playground

Dimensjonsreduksjon lager en representasjon med færre koordinater som bevarer strukturen vi bryr oss om, for eksempel varians (PCA) eller lokale naboskap (t-SNE). Til forskjell fra featurevalg, som beholder noen av de opprinnelige featurene, lager den nye akser som kombinerer mange.

Avstander mister kontrast i høy dimensjon

Prøv: Dra d fra 2 mot 5000 og se «relativ kontrast» falle mot null: nærmeste og fjerneste punkt blir nesten like langt unna.

Pythonkap13-avstandskonsentrasjon.py
Øving 1 av 2

Hva skjer ofte med avstandene mellom punkter når dimensjonen blir svært høy?

Øving 2 av 2

Se på en enhetskube i dimensjoner og den indre kuben der hver koordinat ligger mellom og . Hvor stor andel av volumet ligger i den indre kuben når ? Oppgi svaret med to desimaler.

Mine notater

Skriv egne notater for dette kapittelet. De lagres automatisk og dukker opp i «Mine notater»-oversikten paa fag-siden.

Laster…