基于分类不确定性最小化的半监督集成学习算法

半监督集成是将半监督学习与集成学习相结合的一种学习范式，它一方面通过无标记样本来提高集成学习的多样性，同时解决集成学习样本量不足的问题，另一方面集成多个分类器能够进一步提升半监督学习模型的性能。现有的研究从理论和实践两个角度证明了半监督学习与集成学习之间的互益性。针对当前半监督集成学习算法对无标记样本信息利用不完全的缺陷，文中提出了一种新的基于分类不确定性最小化的半监督集成学习(Classification Uncertainty Minimization-Based Semi-Supervised Ensemble Learning, CUM-SSEL)算法，它引入信息熵作为对无标记样本进行打标的置信度评判标准，通过最小化无标记样本打标过程中的不确定性迭代地训练分类器，实现对无标记样本的高效利用，以增强分类器的泛化性能。在标准的实验数据集上对CUM-SSEL算法的可行性、合理性和有效性进行了验证，实验表明：随着基分类器的增加，CUM-SSEL算法的训练呈现收敛的趋势，同时它能够获得优于Self-Training, Co-Training, Tri-Training, Semi-Boo...     

基于半监督学习的数据流混合集成分类算法

当前已有的数据流分类模型都需要大量已标记样本来进行训练,但在实际应用中,对大量样本标记的成本相对较高。针对此问题,提出了一种基于半监督学习的数据流混合集成分类算法SMEClass,选用混合模式来组织基础分类器,用K个决策树分类器投票表决为未标记数据添加标记,以提高数据类标的置信度,增强集成分类器的准确度,同时加入一个贝叶斯分类器来有效减少标记过程中产生的噪音数据。实验结果显示,SMEClass算法与最新基于半监督学习的集成分类算法相比,其准确率有所提高,在运行时间和抗噪能力方面有明显优势。     

基于AdaBoost的弹性网型正则化多核学习算法

在正则化多核学习中,稀疏的核函数权值会导致有用信息丢失和泛化性能退化,而通过非稀疏模型选取所有核函数则会产生较多的冗余信息并对噪声敏感。针对上述问题,基于AdaBoost框架提出一种弹性网型正则化多核学习算法。在迭代选取基本分类器时对核函数的权值进行弹性网型正则化约束,即混合L_1范数和L_p范数约束,构造基于多个基本核最优凸组合的基本分类器,并将其集成到最终的强分类器中。实验结果表明,该算法在保留集成算法优势的同时,能够实现核函数权值稀疏性和非稀疏性的平衡,与L_1-MKL和L_p-MKL算法相比,能够以较少的迭代次数获得分类精度较高的分类器。     

一种基于正则化的半监督多标记学习方法

多标记学习主要用于解决单个样本同时属于多个类别的问题.传统的多标记学习通常假设训练数据集含有大量有标记的训练样本.然而在许多实际问题中,大量训练样本中通常只有少量有标记的训练样本.为了更好地利用丰富的未标记训练样本以提高分类性能,提出了一种基于正则化的归纳式半监督多标记学习方法——MASS.具体而言,MASS首先在最小化经验风险的基础上,引入两种正则项分别用于约束分类器的复杂度及要求相似样本拥有相似结构化多标记输出,然后通过交替优化技术给出快速解法.在网页分类和基因功能分析问题上的实验结果验证了MASS方法的有效性.     

基于Boosting框架的非稀疏多核学习方法

针对传统的分类器集成的每次迭代通常是将单个最优个体分类器集成到强分类器中,而其它可能有辅助作用的个体分类器被简单抛弃的问题,提出了一种基于Boosting框架的非稀疏多核学习方法MKL-Boost,利用了分类器集成学习的思想,每次迭代时,首先从训练集中选取一个训练子集,然后利用正则化非稀疏多核学习方法训练最优个体分类器,求得的个体分类器考虑了M个基本核的最优非稀疏线性凸组合,通过对核组合系数施加LP范数约束,一些好的核得以保留,从而保留了更多的有用特征信息,差的核将会被去掉,保证了有选择性的核融合,然后将基于核组合的最优个体分类器集成到强分类器中。提出的算法既具有Boosting集成学习的优点,同时具有正则化非稀疏多核学习的优点,实验表明,相对于其它Boosting算法,MKL-Boost可以在较少的迭代次数内获得较高的分类精度。     

不确定性研讨信息的结构化与融合方法

基于流形正则化框架提出一种分类算法(MLD-RLSC),以解决高维文档分类问题。该算法通过构建训练样本的最近邻图来估计数据空间的几何结构并将其作为流形正则化项,结合多变量线性回归获得高维文档的低维流形结构,并采用k近邻分类器对低维流形进行分类,得到针对多类问题的分类器。该算法能够充分利用训练样本的类别信息来帮助学习以提取有效特征。通过在Reuters-21578数据集上的实验,证明该算法的分类性能和运行速度比传统分类器有较大的提高。     

基于多视图的半监督集成学习方法

针对集成学习方法中分类器差异性不足以及已标记样本少的问题,提出了一种新的半监督集成学习算法,将半监督方法引入到集成学习中,利用大量未标记样本的信息来细化每个基分类器,并且构造差异性更大的基分类器,首先通过多视图方法选取合适的未标记样本,并使用多视图方法将大量繁杂的特征属性分类,使用不同的特征降维方法对不同的视图进行降维,便与输入到学习模型中,同时采用相互独立的学习模型来增加集成的多样性。在UCI数据集上的实验结果表明,与使用单视图数据相比,使用多视图数据可以实现更准确的分类,并且与现有的诸如Boosting、三重训练算法比较,使用差异性更高的基学习器以及引入半监督方法能够有效提升集成学习的性能效果。     

主动协同半监督粗糙集分类模型

粗糙集理论是一种有监督学习模型,一般需要适量有标记的数据来训练分类器。但现实一些问题往往存在大量无标记的数据,而有标记数据由于标记代价过大较为稀少。文中结合主动学习和协同训练理论,提出一种可有效利用无标记数据提升分类性能的半监督粗糙集模型。该模型利用半监督属性约简算法提取两个差异性较大的约简构造基分类器,然后基于主动学习思想在无标记数据中选择两分类器分歧较大的样本进行人工标注,并将更新后的分类器交互协同学习。UCI数据集实验对比分析表明,该模型能明显提高分类学习性能,甚至能达到数据集的最优值。     

基于无标记Web数据的层次式文本分类

传统的文本分类方法需要标注好的语料来训练分类器,然而人工标记语料代价高昂并且耗时。对此,通过无类别标记的Web数据来训练文本分类器,提出一种基于无标记Web数据的层次式文本分类方法,该方法结合类别知识和主题层次信息来构造Web查询,从多种Web数据中搜索相关文档并抽取学习样本,为监督学习找到分类依据,并结合层次式支持向量机进行分类器的学习。实验结果表明,该方法能够利用无标记Web数据学习分类器,并取得了较好的分类效果,其性能接近于有标记训练样本的监督分类方法。     

基于树型依赖结构的多标记分类算法

在多标记学习中,发现与利用各标记之间的依赖关系能提高学习算法的性能。文中基于分类器链模型提出一种针对性的多标记分类算法。该算法首先量化标记间的依赖程度,并构建标记之间明确的树型依赖结构,从而可减弱分类器链算法中依赖关系的随机性,并将线性依赖关系泛化成树型依赖关系。为充分利用标记间的相互依赖关系,文中采用集成学习技术进一步学习并集成多个不同的标记树型依赖结构。实验结果表明,同分类器链等算法相比,该算法经过集成学习后有更好的分类性能,其能更有效地学习标记间的依赖关系。     

一种基于旋转森林的集成协同训练算法

集成协同训练算法（ensemble co-training）是将集成学习（ensemble learning）和协同训练算法（co-training）相结合的半监督学习方法,旋转森林（rotation forest）是利用特征提取来构造基分类器差异性的集成学习方法,在对现有的集成协同训练算法研究基础上,提出了基于旋转森林的协同训练算法——ROFCO,该方法重在利用未标记数据提高基分类器之间的差异性和特征提取效果,使基分类器的泛化误差保持不变或下降的同时,能保持甚至提高基分类器之间的差异性,提高集成效果。实验结果表明该方法能取得较好效果。     

一种新的基于多样性赋权证据推理的集成学习方法

在集成学习中使用平均法、投票法作为结合策略无法充分利用基分类器的有效信息,且根据波动性设置基分类器的权重不精确、不恰当。以上问题会降低集成学习的效果,为了进一步提高集成学习的性能,提出将证据推理(evidence reasoning, ER)规则作为结合策略,并使用多样性赋权法设置基分类器的权重。首先,由多个深度学习模型作为基分类器、ER规则作为结合策略,构建集成学习的基本结构;然后,通过多样性度量方法计算每个基分类器相对于其他基分类器的差异性;最后,将差异性归一化实现基分类器的权重设置。通过多个图像数据集的分类实验,结果表明提出的方法较实验选取的其他方法准确率更高且更稳定,证明了该方法可以充分利用基分类器的有效信息,且多样性赋权法更精确。     

结合主动学习与置信度投票的集成自训练方法

基于集成学习的自训练算法是一种半监督算法,不少学者通过集成分类器类别投票或平均置信度的方法选择可靠样本。基于置信度的投票策略倾向选择置信度高的样本或置信度低但投票却一致的样本进行标记,后者这种情形可能会误标记靠近决策边界的样本,而采用异构集成分类器也可能会导致各基分类器对高置信度样本的类别标记不同,从而无法将其有效加入到有标记样本集。提出了结合主动学习与置信度投票策略的集成自训练算法用来解决上述问题。该算法合理调整了投票策略,选择置信度高且投票一致的无标记样本加以标注,同时利用主动学习对投票不一致而置信度较低的样本进行人工标注,以弥补集成自训练学习只关注置信度高的样本,而忽略了置信度低的样本的有用信息的缺陷。在UCI数据集上的对比实验验证了该算法的有效性。     

集成学习中基于离散化方法的基分类器构造研究

为构造集成学习中具有差异性的基分类器,提出基于数据离散化的基分类器构造方法,并用于支持向量机集成。该方法采用粗糙集和布尔推理离散化算法处理训练样本集,能有效删除不相关和冗余的属性,提高基分类器的准确性和差异性。实验结果表明,所提方法能取得比传统集成学习算法Bagging和Adaboost更好的性能。     

半监督集成学习综述

半监督学习和集成学习是目前机器学习领域中两个非常重要的研究方向,半监督学习注重利用有标记样本与无标记样本来获得高性能分类器,而集成学习旨在利用多个学习器进行集成以提升弱学习器的精度。半监督集成学习是将半监督学习和集成学习进行组合来提升分类器泛化性能的机器学习新方法。首先,在分析半监督集成学习发展过程的基础上,发现半监督集成学习起源于基于分歧的半监督学习方法;然后,综合分析现有半监督集成学习方法,将其分为基于半监督的集成学习与基于集成的半监督学习两大类,并对主要的半监督集成方法进行了介绍;最后,对现有研究进了总结,并讨论了未来值得研究的问题。     

选择分类器进行入侵检测

使用集成分类器的方法进行入侵检测,但差的个体分类器往往会对集成性能造成不良影响。因此,使用信息增益法评价各分类器性能,并剔除表现不好的若干个分类器。一方面,降低了分类器空间维数。另一方面,提高了集成效果。在公用的入侵检测数据集上的实验结果表明,本文方法具有较好的集成效果,优于单分类器性能。     

适于数据流组合分类的直推学习方法

在进行组合决策时,已有的组合分类方法需要对多个组合分类器均有效的公共已知标签训练样本。为了解决在没有已知标签样本的情况下数据流组合分类决策问题,提出一种基于约束学习的数据流组合分类器的融合策略。在判定测试样本上的决策时,根据直推学习理论设计满足每一个局部分类器约束度量的方法,保证了约束的可行性,解决了分布式分类聚集时最大熵的直推扩展问题。测试数据集上的实验证明,与已有的直推学习方法相比,此方法可以获得更好的决策精度,可以应用于数据流组合分类的融合。     

基于差分进化的ELM加权集成分类

集成分类通过将若干个弱分类器依据某种规则进行组合,能有效改善分类性能。在组合过程中,各个弱分类器对分类结果的重要程度往往不一样。极限学习机是最近提出的一个新的训练单隐层前馈神经网络的学习算法。以极限学习机为基分类器,提出了一个基于差分进化的极限学习机加权集成方法。提出的方法通过差分进化算法来优化集成方法中各个基分类器的权值。实验结果表明,该方法与基于简单投票集成方法和基于Adaboost集成方法相比,具有较高的分类准确性和较好的泛化能力。     

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。