Bagging و جنگل تصادفی
توضیح بدهی چرا میانگینگیری از مدلها واریانس را کم میکند و جنگل تصادفی چه چیزی به Bagging اضافه میکند.
13 دقیقه مطالعه · 5 سؤال تمرینی · یادگیری ماشین میانی و پیشرفته
بوتاسترپ و Bagging
Bagging (Bootstrap Aggregating) مجموعهی آموزشی میسازد که هرکدام نمونه با جایگذاری از دادهی اصلی است. روی هرکدام یک مدل آموزش میدهد و در پایان پیشبینیها را میانگین میگیرد (رگرسیون) یا رأیگیری میکند (دستهبندی).
احتمال اینکه یک نمونهی مشخص در یک نمونهگیری بوتاسترپ انتخاب نشود:
پس هر مجموعهی بوتاسترپ حدوداً ۶۳٫۲٪ نمونههای یکتا را دارد.
چرا میانگینگیری کار میکند؟
فرض کنید مدل داریم که هرکدام واریانس دارند و همبستگی دوبهدویشان است. واریانس میانگین آنها:
- با افزایش ، جملهی دوم از بین میرود، ولی جملهی اول، ، باقی میماند.
- پس برای کاهش بیشتر واریانس باید همبستگی مدلها را کم کرد.
جنگل تصادفی دقیقاً همین کار را میکند: در هر تقسیم درخت، فقط یک زیرمجموعهی تصادفی از ویژگی بررسی میشود. پیشفرضهای رایج برای دستهبندی و برای رگرسیون است.
OOB و اینکه Bagging به چه مدلهایی کمک میکند
- خطای OOB: هر نمونه را فقط با درختهایی که آن را ندیدهاند پیشبینی میکنیم. نتیجه یک تخمین اعتبارسنجی رایگان است، بدون نیاز به کنار گذاشتن داده.
- Bagging برای یادگیرندههای ناپایدار با واریانس بالا و بایاس پایین، مثل درختهای عمیق، بیشترین اثر را دارد.
- برای مدلهای پایدار مثل رگرسیون خطی تقریباً اثری ندارد، چون مدلهای بوتاسترپ تقریباً یکساناند.
- افزایش تعداد درختها در جنگل تصادفی معمولاً باعث بیشبرازش نمیشود، فقط خطا را به حد خودش نزدیک میکند.