visual-learning

古典機械学習 インタラクティブ可視化

ニューラルネット以前の「定番の機械学習」を、点を動かして決定境界やクラスタの変化で体感できる POC 集。 kNN・SVM・カーネル・決定木・森・DBSCAN・GMM/EM・バイアスバリアンスを扱います。

visual-learning シリーズ:ニューラルネットは ディープラーニング、回帰・PCA・k-means は 統計・確率 側にあり、本分野は非ニューラルの分類・クラスタリング・評価に焦点を当てます。全分野は シリーズ一覧 から。

分類器の決定境界

分類

k近傍法(k で決定境界が変わる)

2D点群をkNNで分類。kが小さいと過学習、大きいと滑らか。境界を可視化。

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ベイズ

ナイーブベイズ(確率で分類)

ガウス分布の各クラス尤度と事前確率から事後確率を計算、境界は密度の交点。

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SVM

サポートベクターマシン(マージン最大化)

マージン最大化と分離超平面。サポートベクトルだけが境界を決める。

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カーネル

カーネル法(非線形を分離する)

同心円データを z=x²+y² で持ち上げると線形分離可。RBFカーネルの直観。

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木とアンサンブル

決定木

決定木(軸平行の分割)

Gini不純度を最小化する軸平行分割を再帰。深さで過学習が見える。

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アンサンブル

ランダムフォレスト(多数決)

バギング:T本の木の投票で境界が滑らかに。単一木と比較できる。

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クラスタリング

クラスタ

DBSCAN(密度ベース)

eps と minPts で密度クラスタ。クラスタ数を指定せず、ノイズを検出。

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EM

混合ガウスとEM(ソフト割り当て)

E:責任度を計算→M:平均/共分散/重みを更新。楕円クラスタにソフト割当。

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モデル評価

汎化

バイアスとバリアンス(複雑度と汎化)

多項式次数を上げると訓練誤差↓・テスト誤差はU字。過少/過剰適合の谷。

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