如何在R语言中进行神经网络模型的建立

Python011

如何在R语言中进行神经网络模型的建立,第1张

不能发链接,所以我复制过来了。

#载入程序和数据

library(RSNNS)

data(iris)

#将数据顺序打乱

iris <- iris[sample(1:nrow(iris),length(1:nrow(iris))),1:ncol(iris)]

#定义网络输入

irisValues <- iris[,1:4]

#定义网络输出,并将数据进行格式转换

irisTargets <- decodeClassLabels(iris[,5])

#从中划分出训练样本和检验样本

iris <- splitForTrainingAndTest(irisValues, irisTargets, ratio=0.15)

#数据标准化

iris <- normTrainingAndTestSet(iris)

#利用mlp命令执行前馈反向传播神经网络算法

model <- mlp(iris$inputsTrain, iris$targetsTrain, size=5, learnFunc="Quickprop", learnFuncParams=c(0.1, 2.0, 0.0001, 0.1),maxit=100, inputsTest=iris$inputsTest, targetsTest=iris$targetsTest)

#利用上面建立的模型进行预测

predictions <- predict(model,iris$inputsTest)

#生成混淆矩阵,观察预测精度

confusionMatrix(iris$targetsTest,predictions)

#结果如下:

#predictions

#targets 1 2 3

# 1 8 0 0

# 2 0 4 0

# 3 0 1 10

STL 表示基于损失的季节性分解的过程。该技术能够将时间序列信号分解为三个部分: 季节性变化(seasonal)、趋势变化(trend)和剩余部分(residue)

顾名思义,这种方法适用于季节性的时间序列,这是比较常见的情况。

这里不太明显的地方是,我们为了得到更可靠的异常检测结果,使用了 绝对中位偏差 。该方法目前最好的实现是 Twitter 的异常检测库 ,它使用了 Generalized Extreme Student Deviation (广义的 ESD 算法)测试残差点是否是一个离群点。

该方法的优点在于其简单性和健壮性。它可以处理很多不同的情况,并且所有的异常情况仍然可以直观解释。

它主要擅长于附加的异常值检测。如果想要检测一些水平变化,则可以对移动平均信号进行分析。

该方法的缺点是在调整选项方面过于死板。你所能做的只有通过显著性水平来调整置信区间。

当信号特征发生了剧烈变化时,该方法就失效了。例如,跟踪原本对公众是关闭状态的,却突然对公众开放的网站用户数量。在这种情况下,就应该分别跟踪在启动开放之前和开放之后发生的异常。

分类回归树(CART)是目前最稳健、最有效的机器学习技术之一。它也可以应用于异常检测问题。

分类树学习的最流行实现是 xgboost 库 。

这种方法的优点是它不受信号结构的任何约束,而且可以引入许多的特征参数进行学习,以获得更为复杂的模型。

该方法的缺点是会出现越来越多的特征,这很快会影响到整体的计算性能。在这种情况下,你应该有意识地选择有效特征。

自回归移动平均模型(ARIMA)是一种设计上非常简单的方法,但其效果足够强大,可以预测信号并发现其中的异常。

该方法的思路是从过去的几个数据点来生成下一个数据点的预测,在过程中添加一些随机变量(通常是添加白噪声)。以此类推,预测得到的数据点可以用来生成新的预测。很明显:它会使得后续预测信号数据更平滑。

使用这种方法最困难的部分是 选择 差异数量、自动回归数量和预测误差系数。

该方法的另一个障碍是信号经过差分后应该是固定的。也就是说,这意味着信号不应该依赖于时间,这是一个比较显著的限制。

异常检测是利用离群点来建立一个经过调整的信号模型,然后利用 t-统计量 来检验该模型是否比原模型能更好的拟合数据。

该方法最受欢迎的实现是 R 语言中的 tsoutliers 包。在这种情况下,你可以找到适合信号的 ARIMA 模型,它可以检测出所有类型的异常。

指数平滑方法与 ARIMA 方法非常相似。基本的指数模型等价于 ARIMA (0, 1, 1) 模型。

从异常检测的角度来看,最有趣的方法是 Holt-Winters 季节性方法 。该方法需要定义季节性周期,比如周、月、年等等。

如果需要跟踪多个季节周期,比如同时跟踪周和年周期,那么应该只选择一个。通常是选择最短的那个:所以这里我们就应该选择周季节。

这显然是该方法的一个缺点,它会大大影响整体的预测范围。

和使用 STL 或 CARTs 方法一样,我们可以通过统计学方法对离群值进行统计来实现异常检测。

与 CART 方法一样, 神经网络 有两种应用方式:监督学习和无监督学习。

我们处理的数据是时间序列,所以最适合的神经网络类型是 LSTM 。如果构建得当,这种循环神经网络将可以建模实现时间序列中最复杂的依赖关系,包括高级的季节性依赖关系。

如果存在多个时间序列相互耦合,该方法也非常 有用 。