分类预测建模涉及准确地分配数据集中的观察到目标类或类别。具有严重不平衡的类分布的现实世界分类问题的增长越来越大。在这种情况下，少数群体的观察比较少于多数阶级的观察。尽管这种稀疏性，但少数民族阶级通常被认为是更有趣的阶级，但制定适合观察的科学学习算法呈现无数挑战。在本文中，我们建议一种专门用于根据我们称为Samme.c2的方法处理严重不平衡类的新型多级分类算法。它与SAMME算法，多级分类器和ADA.C2算法中的升压技术的灵活机制混合，这是一种成本敏感的二进制分类器，旨在解决高度类别的不平衡。我们不仅提供了所得算法，但我们还建立了我们提出的Samme.c2算法的科学和统计制定。通过数值实验检查各种程度的分类器难度，我们展示了我们所提出的模型的一致优越性。

班级失衡对机器学习构成了重大挑战，因为大多数监督学习模型可能对多数级别和少数族裔表现不佳表现出偏见。成本敏感的学习通过以不同的方式处理类别，通常通过用户定义的固定错误分类成本矩阵来解决此问题，以提供给学习者的输入。这种参数调整是一项具有挑战性的任务，需要域知识，此外，错误的调整可能会导致整体预测性能恶化。在这项工作中，我们为不平衡数据提出了一种新颖的成本敏感方法，该方法可以动态地调整错误分类的成本，以响应Model的性能，而不是使用固定的错误分类成本矩阵。我们的方法称为ADACC，是无参数的，因为它依赖于增强模型的累积行为，以便调整下一次增强回合的错误分类成本，并具有有关培训错误的理论保证。来自不同领域的27个现实世界数据集的实验表明，我们方法的优势超过了12种最先进的成本敏感方法，这些方法在不同度量方面表现出一致的改进，例如[0.3] AUC的％-28.56％]，平衡精度[3.4％-21.4％]，Gmean [4.8％-45％]和[7.4％-85.5％]用于召回。

大多数机器学习算法由一个或多个超参数配置，必须仔细选择并且通常会影响性能。为避免耗时和不可递销的手动试验和错误过程来查找性能良好的超参数配置，可以采用各种自动超参数优化（HPO）方法，例如，基于监督机器学习的重新采样误差估计。本文介绍了HPO后，本文审查了重要的HPO方法，如网格或随机搜索，进化算法，贝叶斯优化，超带和赛车。它给出了关于进行HPO的重要选择的实用建议，包括HPO算法本身，性能评估，如何将HPO与ML管道，运行时改进和并行化结合起来。这项工作伴随着附录，其中包含关于R和Python的特定软件包的信息，以及用于特定学习算法的信息和推荐的超参数搜索空间。我们还提供笔记本电脑，这些笔记本展示了这项工作的概念作为补充文件。

近年来，随着传感器和智能设备的广泛传播，物联网（IoT）系统的数据生成速度已大大增加。在物联网系统中，必须经常处理，转换和分析大量数据，以实现各种物联网服务和功能。机器学习（ML）方法已显示出其物联网数据分析的能力。但是，将ML模型应用于物联网数据分析任务仍然面临许多困难和挑战，特别是有效的模型选择，设计/调整和更新，这给经验丰富的数据科学家带来了巨大的需求。此外，物联网数据的动态性质可能引入概念漂移问题，从而导致模型性能降解。为了减少人类的努力，自动化机器学习（AUTOML）已成为一个流行的领域，旨在自动选择，构建，调整和更新机器学习模型，以在指定任务上实现最佳性能。在本文中，我们对Automl区域中模型选择，调整和更新过程中的现有方法进行了审查，以识别和总结将ML算法应用于IoT数据分析的每个步骤的最佳解决方案。为了证明我们的发现并帮助工业用户和研究人员更好地实施汽车方法，在这项工作中提出了将汽车应用于IoT异常检测问题的案例研究。最后，我们讨论并分类了该领域的挑战和研究方向。

合奏学习在机器学习方面取得了成功，比其他学习方法具有重大优势。袋装是一种突出的合奏学习方法，它创建了被称为袋子的数据子组，该数据被单独的机器学习方法（例如决策树）培训。随机森林是学习过程中具有其他功能的袋装的重要例子。 \ textColor {black} {当单个学习者具有较高的偏见时，包装的限制是汇总预测中的高偏置（模型不足）。}进化算法已突出用于优化问题，并且也用于机器学习。进化算法是无梯度的方法，具有多种候选解决方案，可维持创建新解决方案的多样性。在传统的包装合奏学习中，制作了一次袋子，而在培训示例方面，内容是在学习过程中固定的。在我们的论文中，我们提出了进化装袋的合奏学习，我们利用进化算法来发展袋子的内容，以通过迭代袋中提供多样性来增强合奏。结果表明，在某些约束下，我们的进化合奏装袋方法优于几个基准数据集的常规合奏方法（包装和随机森林）。进化装袋可以固有地维持一套不同的行李，而无需牺牲任何数据。

冠状质量弹出（CME）是最地理化的空间天气现象，与大型地磁风暴有关，有可能引起电信，卫星网络中断，电网损失和故障的干扰。因此，考虑到这些风暴对人类活动的潜在影响，对CME的地理效果的准确预测至关重要。这项工作着重于在接近太阳CME的白光冠状动脉数据集中训练的不同机器学习方法，以估计这种新爆发的弹出是否有可能诱导地磁活动。我们使用逻辑回归，k-nearest邻居，支持向量机，向前的人工神经网络以及整体模型开发了二进制分类模型。目前，我们限制了我们的预测专门使用太阳能发作参数，以确保延长警告时间。我们讨论了这项任务的主要挑战，即我们数据集中的地理填充和无效事件的数量以及它们的众多相似之处以及可用变量数量有限的极端失衡。我们表明，即使在这种情况下，这些模型也可以达到足够的命中率。

从不平衡数据中学习是一项具有挑战性的任务。在进行不平衡数据训练时，标准分类算法的性能往往差。需要通过修改数据分布或重新设计基础分类算法以实现理想的性能来采用一些特殊的策略。现实世界数据集中不平衡的流行率导致为班级不平衡问题创造了多种策略。但是，并非所有策略在不同的失衡情况下都有用或提供良好的性能。处理不平衡的数据有许多方法，但是尚未进行此类技术的功效或这些技术之间的实验比较。在这项研究中，我们对26种流行抽样技术进行了全面分析，以了解它们在处理不平衡数据方面的有效性。在50个数据集上进行了严格的实验，具有不同程度的不平衡，以彻底研究这些技术的性能。已经提出了对技术的优势和局限性的详细讨论，以及如何克服此类局限性。我们确定了影响采样策略的一些关键因素，并提供有关如何为特定应用选择合适的采样技术的建议。

Label noise is an important issue in classification, with many potential negative consequences. For example, the accuracy of predictions may decrease, whereas the complexity of inferred models and the number of necessary training samples may increase. Many works in the literature have been devoted to the study of label noise and the development of techniques to deal with label noise. However, the field lacks a comprehensive survey on the different types of label noise, their consequences and the algorithms that consider label noise. This paper proposes to fill this gap. First, the definitions and sources of label noise are considered and a taxonomy of the types of label noise is proposed. Second, the potential consequences of label noise are discussed. Third, label noise-robust, label noise cleansing, and label noise-tolerant algorithms are reviewed. For each category of approaches, a short discussion is proposed to help the practitioner to choose the most suitable technique in its own particular field of application. Eventually, the design of experiments is also discussed, what may interest the researchers who would like to test their own algorithms. In this paper, label noise consists of mislabeled instances: no additional information is assumed to be available like e.g. confidences on labels.

天然气管道中的泄漏检测是石油和天然气行业的一个重要且持续的问题。这尤其重要，因为管道是运输天然气的最常见方法。这项研究旨在研究数据驱动的智能模型使用基本操作参数检测天然气管道的小泄漏的能力，然后使用现有的性能指标比较智能模型。该项目应用观察者设计技术，使用回归分类层次模型来检测天然气管道中的泄漏，其中智能模型充当回归器，并且修改后的逻辑回归模型充当分类器。该项目使用四个星期的管道数据流研究了五个智能模型（梯度提升，决策树，随机森林，支持向量机和人工神经网络）。结果表明，虽然支持向量机和人工神经网络比其他网络更好，但由于其内部复杂性和所使用的数据量，它们并未提供最佳的泄漏检测结果。随机森林和决策树模型是最敏感的，因为它们可以在大约2小时内检测到标称流量的0.1％的泄漏。所有智能模型在测试阶段中具有高可靠性，错误警报率为零。将所有智能模型泄漏检测的平均时间与文献中的实时短暂模型进行了比较。结果表明，智能模型在泄漏检测问题中的表现相对较好。该结果表明，可以与实时瞬态模型一起使用智能模型，以显着改善泄漏检测结果。

An approach to the construction of classifiers from imbalanced datasets is described. A dataset is imbalanced if the classification categories are not approximately equally represented. Often real-world data sets are predominately composed of "normal" examples with only a small percentage of "abnormal" or "interesting" examples. It is also the case that the cost of misclassifying an abnormal (interesting) example as a normal example is often much higher than the cost of the reverse error. Under-sampling of the majority (normal) class has been proposed as a good means of increasing the sensitivity of a classifier to the minority class. This paper shows that a combination of our method of over-sampling the minority (abnormal) class and under-sampling the majority (normal) class can achieve better classifier performance (in ROC space) than only under-sampling the majority class. This paper also shows that a combination of our method of over-sampling the minority class and under-sampling the majority class can achieve better classifier performance (in ROC space) than varying the loss ratios in Ripper or class priors in Naive Bayes. Our method of over-sampling the minority class involves creating synthetic minority class examples. Experiments are performed using C4.5, Ripper and a Naive Bayes classifier. The method is evaluated using the area under the Receiver Operating Characteristic curve (AUC) and the ROC convex hull strategy.

这篇综述的目的是将读者介绍到图表内，以将其应用于化学信息学中的分类问题。图内核是使我们能够推断分子的化学特性的功能，可以帮助您完成诸如寻找适合药物设计的化合物等任务。内核方法的使用只是一种特殊的两种方式量化了图之间的相似性。我们将讨论限制在这种方法上，尽管近年来已经出现了流行的替代方法，但最著名的是图形神经网络。

标签 - 不平衡和组敏感分类中的目标是优化相关的指标，例如平衡错误和相同的机会。经典方法，例如加权交叉熵，在训练深网络到训练（TPT）的终端阶段时，这是超越零训练误差的训练。这种观察发生了最近在促进少数群体更大边值的直观机制之后开发启发式替代品的动力。与之前的启发式相比，我们遵循原则性分析，说明不同的损失调整如何影响边距。首先，我们证明，对于在TPT中训练的所有线性分类器，有必要引入乘法，而不是添加性的Logit调整，以便对杂项边缘进行适当的变化。为了表明这一点，我们发现将乘法CE修改的连接到成本敏感的支持向量机。也许是违反，我们还发现，在培训开始时，相同的乘法权重实际上可以损害少数群体。因此，虽然在TPT中，添加剂调整无效，但我们表明它们可以通过对乘法重量的初始负效应进行抗衡来加速会聚。通过这些发现的动机，我们制定了矢量缩放（VS）丢失，即捕获现有技术作为特殊情况。此外，我们引入了对群体敏感分类的VS损失的自然延伸，从而以统一的方式处理两种常见类型的不平衡（标签/组）。重要的是，我们对最先进的数据集的实验与我们的理论见解完全一致，并确认了我们算法的卓越性能。最后，对于不平衡的高斯 - 混合数据，我们执行泛化分析，揭示平衡/标准错误和相同机会之间的权衡。

Function estimation/approximation is viewed from the perspective of numerical optimization in function space, rather than parameter space. A connection is made between stagewise additive expansions and steepestdescent minimization. A general gradient descent "boosting" paradigm is developed for additive expansions based on any fitting criterion. Specific algorithms are presented for least-squares, least absolute deviation, and Huber-M loss functions for regression, and multiclass logistic likelihood for classification. Special enhancements are derived for the particular case where the individual additive components are regression trees, and tools for interpreting such "TreeBoost" models are presented. Gradient boosting of regression trees produces competitive, highly robust, interpretable procedures for both regression and classification, especially appropriate for mining less than clean data. Connections between this approach and the boosting methods of Freund and Shapire and Friedman, Hastie and Tibshirani are discussed.

数据不平衡，即来自不同课程的培训观测数量之间的歧视，仍然是影响当代机器学习的最重要挑战之一。数据预处理技术可以减少数据不平衡对传统分类算法的负面影响，可以减少操纵训练数据以人为地降低不平衡程度的方法。然而，现有的数据预处理技术，特别是粉迹及其衍生物构成最普遍的数据预处理的范式，往往易于各种数据难度因素。这部分是由于原始粉碎算法不利用有关多数类观察的信息的事实。本文的重点是利用少数群体和多数阶级的分布的信息，自然地发展新的数据重采样策略。本文总结了12个研究论文的内容，专注于所提出的二进制数据重采采样策略，它们与多级环境的翻译，以及对组织病理数据分类问题的实际应用。

We introduce a new rule-based optimization method for classification with constraints. The proposed method takes advantage of linear programming and column generation, and hence, is scalable to large datasets. Moreover, the method returns a set of rules along with their optimal weights indicating the importance of each rule for learning. Through assigning cost coefficients to the rules and introducing additional constraints, we show that one can also consider interpretability and fairness of the results. We test the performance of the proposed method on a collection of datasets and present two case studies to elaborate its different aspects. Our results show that a good compromise between interpretability and fairness on the one side, and accuracy on the other side, can be obtained by the proposed rule-based learning method.

无论是在功能选择的领域还是可解释的AI领域，都有基于其重要性的“排名”功能的愿望。然后可以将这种功能重要的排名用于：（1）减少数据集大小或（2）解释机器学习模型。但是，在文献中，这种特征排名没有以系统的，一致的方式评估。许多论文都有不同的方式来争论哪些具有重要性排名最佳的特征。本文通过提出一种新的评估方法来填补这一空白。通过使用合成数据集，可以事先知道特征重要性得分，从而可以进行更系统的评估。为了促进使用新方法的大规模实验，在Python建造了一个名为FSEVAL的基准测定框架。该框架允许并行运行实验，并在HPC系统上的计算机上分布。通过与名为“权重和偏见”的在线平台集成，可以在实时仪表板上进行交互探索图表。该软件作为开源软件发布，并在PYPI平台上以包裹发行。该研究结束时，探索了一个这样的大规模实验，以在许多方面找到参与算法的优势和劣势。

Statistical learning is the process of estimating an unknown probabilistic input-output relationship of a system using a limited number of observations. A statistical learning machine (SLM) is the algorithm, function, model, or rule, that learns such a process; and machine learning (ML) is the conventional name of this field. ML and its applications are ubiquitous in the modern world. Systems such as Automatic target recognition (ATR) in military applications, computer aided diagnosis (CAD) in medical imaging, DNA microarrays in genomics, optical character recognition (OCR), speech recognition (SR), spam email filtering, stock market prediction, etc., are few examples and applications for ML; diverse fields but one theory. In particular, ML has gained a lot of attention in the field of cyberphysical security, especially in the last decade. It is of great importance to this field to design detection algorithms that have the capability of learning from security data to be able to hunt threats, achieve better monitoring, master the complexity of the threat intelligence feeds, and achieve timely remediation of security incidents. The field of ML can be decomposed into two basic subfields: \textit{construction} and \textit{assessment}. We mean by \textit{construction} designing or inventing an appropriate algorithm that learns from the input data and achieves a good performance according to some optimality criterion. We mean by \textit{assessment} attributing some performance measures to the constructed ML algorithm, along with their estimators, to objectively assess this algorithm. \textit{Construction} and \textit{assessment} of a ML algorithm require familiarity with different other fields: probability, statistics, matrix theory, optimization, algorithms, and programming, among others.f

HyperParamter Tuning是机器学习中最耗时的部分之一：必须评估大量不同的超参数设置的性能以找到最佳的零件。尽管存在最小化所需评估数量的现代优化算法，但单个设置的评估仍然是昂贵的：使用重采样技术，机器学习方法必须安装在不同训练数据集上的固定数量的$ k $次。作为用于设置设置的估算器，使用$ k $ fits的相应平均值。在不到$ k $重新采样的迭代后，可以丢弃许多超代域设置，因为它们已经明显不如高的执行设置。然而，在实践中，通常进行重采样直到最终，浪费大量的计算工作。我们建议使用顺序测试程序来最小化重采样迭代的数量来检测下参数设置。为此，我们首先分析重采样错误的分布，我们会发现，日志正态分布是有前途的。之后，我们构建了假设此分发的顺序测试程序。该顺序测试过程在随机搜索算法内使用。在一些现实数据情况下，我们将标准随机搜索与增强的顺序随机搜索进行比较。可以证明，顺序随机搜索能够找到相对的良好的超参数设置，但是，找到这些设置所需的计算时间大致减半。

在二进制分类中，不平衡是指一个类受到重量级的情况。这个问题是由于数据收集过程，或者是一个班级的人口中罕见。生物学，医学，工程和社会科学等应用中经常出现不平衡的分类。在本手稿中，我们首次学习不平衡课程大小对高尺寸线性判别分析（LDA）的影响。我们表明，由于一类中的数据稀缺，称为少数阶级，以及特征空间的高度，LDA忽略了少数阶级，产生了最大的错误分类率。然后，我们基于划分和征服技术提出了一种新的硬阈值规则的建设，这减少了错误分类率之间的巨大差异。我们表明所提出的方法是渐近最佳的。我们进一步研究了不平衡案例中的两个已知众所周知的LDA稀疏版本。我们使用模拟评估不同方法的有限样本性能，并通过分析两个真实数据集。结果表明，我们的方法胜过其竞争对手或基于所选特征的小区的较小子集具有可比性，同时计算更有效。

Learning curves provide insight into the dependence of a learner's generalization performance on the training set size. This important tool can be used for model selection, to predict the effect of more training data, and to reduce the computational complexity of model training and hyperparameter tuning. This review recounts the origins of the term, provides a formal definition of the learning curve, and briefly covers basics such as its estimation. Our main contribution is a comprehensive overview of the literature regarding the shape of learning curves. We discuss empirical and theoretical evidence that supports well-behaved curves that often have the shape of a power law or an exponential. We consider the learning curves of Gaussian processes, the complex shapes they can display, and the factors influencing them. We draw specific attention to examples of learning curves that are ill-behaved, showing worse learning performance with more training data. To wrap up, we point out various open problems that warrant deeper empirical and theoretical investigation. All in all, our review underscores that learning curves are surprisingly diverse and no universal model can be identified.