1. 那些耳熟能詳的互聯網新詞「共享」、「雲計算」、「大數據」背後有哪些我們未知的淵源
物聯網,雲計算,大數據,人工智慧是近兩年科技、產業界的熱門話題。分別什麼意思?彼此之間又有什麼關系呢?
一
物聯網
1、什麼是物聯網?
物聯網在之前被定義為通過射頻識別(RFID)、紅外線感應器、全球定位系統、激光掃描器、氣體感應器等信息感測設備按約定的協議把任何物品與互聯網連接起來進行信息交換,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網路,簡言之物聯網就是「物物相連的互聯網」。
後來被重新定義為當下幾乎所有技術與計算機、互聯網技術的結合,實現物體與物體之間:環境以及狀態信息實時的實時共享以及智能化的收集、傳遞、處理、執行。廣義上說,當下涉及的信息技術的應用,都可以納入物聯網的范疇。
2、物聯網的關鍵技術
嵌入式系統技術:是綜合了計算機軟硬體、感測器技術、集成電路技術、電子應用技術為一體的復雜技術。經過幾十年的演變,以嵌入式系統為特徵的智能終端產品隨處可見;小到人們身邊的MP3,大到航天航空的衛星系統。嵌入式系統正在改變著人們的生活,推動著工業生產以及國防工業的發展。如果把物聯網用人體做一個簡單比喻,感測器相當於人的眼睛、鼻子、皮膚等感官,網路就是神經系統用來傳遞信息,嵌入式系統則是人的大腦,在接收到信息後要進行分類處理。這個例子很形象的描述了感測器、嵌入式系統在物聯網中的位置與作用。
感測器技術:這也是計算機應用中的關鍵技術。大家都知道,到目前為止絕大部分計算機處理的都是數字信號。自從有計算機以來就需要感測器把模擬信號轉換成數字信號計算機才能處理。
RFID標簽:也是一種感測器技術,RFID技術是融合了無線射頻技術和嵌入式技術為一體的綜合技術,RFID在自動識別、物品物流管理有著廣闊的應用前景。
二
雲計算
1、什麼是雲計算?
雲計算是一種按使用量付費的模式,這種模式提供可用的、便捷的、按需的網路訪問,進入可配置的計算資源共享池(資源包括網路、伺服器、存儲、應用軟體、服務),這些資源能夠快速提供,只需投入很少的管理工作,或與服務商進行很少的交互。
2、物聯網和雲計算的關系
雲計算相當於人的大腦,是物聯網的神經中樞。雲計算是基於互聯網的相關服務的增加、使用和交付模式,通常涉及通過互聯網來提供動態易擴展且經常是虛擬化的資源。
目前物聯網的伺服器部署在雲端,通過雲計算提供應用層的各項服務。雲計算可以提供以下幾個層析的服務:
IaaS:基礎設施即服務
消費者通過internet可以從完善的計算機設施獲得服務。例如:硬體伺服器租用。
PaaS:平台即服務
PaaS實際上是指軟體研發的平台作為一種服務,以SaaS的模式提交給用戶。因此,PaaS也是SaaS模式的一種應用。但是PaaS的出現可以加快SaaS應用的開發速度,如:軟體的個性化定製開發。
SaaS:軟體即服務
它是一種通過internet提供軟體的模式,用戶無需購買軟體,而是向提供商租用基於Web的軟體,來管理企業經營活動,如:亞馬遜。
三
大數據
1、什麼是大數據?
大數據是一種規模大到在獲取、管理、分析方面大大超出傳統資料庫軟體工具能力范圍的數據集合,具有海量的數據規模、快速的數據流轉、多樣的數據類型和價值密度低四大特徵。如果將大數據比作一個產業,那麼這種產業實現盈利的關鍵在於提高對數據的「加工能力」,通過「加工」實現數據的「增值」。
2、大數據和雲計算的關系
從技術上來看,大數據和雲計算的關系就像一枚硬幣的正反面一樣密不可分。大數據必然無法用單台的計算機進行處理,必須採用分布式架構。它的特色在於對海量數據進行分布式數據挖掘,但它必須依託雲計算的分布式處理、分布式資料庫和雲存儲、虛擬化技術。
雲時代的來臨,大數據的關注度也越來越高,分析師團隊認為大數據通常用來形容一個公司創造的大量非結構化數據和半結構化數據。大數據分析常和雲計算聯繫到一起,因為實時的大型數據集分析需要像MapRece一樣的框架來向數十、數百或甚至數千的電腦分配工作。
大數據需要特殊的技術以有效地處理大量的容忍經過時間內的數據。適用於大數據的技術,包括大規模的並行處理資料庫、數據挖掘、分布式文件系統、分布式數據可、雲計算平台、互聯網和可擴展的存儲系統。
四
人工智慧
1、什麼是人工智慧?
人工智慧英文縮寫為AI,它是研究、開發用於模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智慧是計算機科學的一個分枝,它企圖了解智能的實質,並生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器,該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。它是對人的意識、思維的信息過程的模擬,人工智慧不是人的智能,但能像人那樣思考、也可能超過人的智能。
通過上述觀點我們可以簡單的得出一個結論: 物聯網的正常運行是通過大數據傳輸信息給雲計算平台處理,然後人工智慧提取雲計算平台存儲的數據進行活動。
2. 您好,請問一下CASS的展點號數據怎麼點號和坐標一同導出來
你是要在CASS里批量展點號,還是要把點號和坐標一起導出來。我有CAD或CASS里批量展點號的插件,也有把點號和坐標批量導出的軟體。
3. 數據挖掘的十大經典演算法,總算是講清楚了,想提升自己的趕快收藏
一個優秀的數據分析師,除了要掌握基本的統計學、數據分析思維、數據分析工具之外,還需要掌握基本的數據挖掘思想,幫助我們挖掘出有價值的數據,這也是數據分析專家和一般數據分析師的差距所在。
國際權威的學術組織the IEEE International Conference on Data Mining (ICDM) 評選出了數據挖掘領域的十大經典演算法:C4.5, k-Means, SVM, Apriori, EM, PageRank, AdaBoost, kNN, Naive Bayes, and CART.
不僅僅是選中的十大演算法,其實參加評選的18種演算法,實際上隨便拿出一種來都可以稱得上是經典演算法,它們在數據挖掘領域都產生了極為深遠的影響。今天主要分享其中10種經典演算法,內容較干,建議收藏備用學習。
1. C4.5
C4.5演算法是機器學習演算法中的一種分類決策樹演算法,其核心演算法是ID3演算法. C4.5演算法繼承了ID3演算法的優點,並在以下幾方面對ID3演算法進行了改進:
1) 用信息增益率來選擇屬性,克服了用信息增益選擇屬性時偏向選擇取值多的屬性的不足;
2) 在樹構造過程中進行剪枝;
3) 能夠完成對連續屬性的離散化處理;
4) 能夠對不完整數據進行處理。
C4.5演算法有如下優點:產生的分類規則易於理解,准確率較高。其缺點是:在構造樹的過程中,需要對數據集進行多次的順序掃描和排序,因而導致演算法的低效(相對的CART演算法只需要掃描兩次數據集,以下僅為決策樹優缺點)。
2. The k-means algorithm 即K-Means演算法
k-means algorithm演算法是一個聚類演算法,把n的對象根據他們的屬性分為k個分割,k < n。它與處理混合正態分布的最大期望演算法很相似,因為他們都試圖找到數據中自然聚類的中心。它假設對象屬性來自於空間向量,並且目標是使各個群組內部的均 方誤差總和最小。
3. Support vector machines
支持向量機,英文為Support Vector Machine,簡稱SV機(論文中一般簡稱SVM)。它是一種監督式學習的方法,它廣泛的應用於統計分類以及回歸分析中。支持向量機將向量映射到一個更 高維的空間里,在這個空間里建立有一個最大間隔超平面。在分開數據的超平面的兩邊建有兩個互相平行的超平面。分隔超平面使兩個平行超平面的距離最大化。假定平行超平面間的距離或差距越大,分類器的總誤差越小。一個極好的指南是C.J.C Burges的《模式識別支持向量機指南》。van der Walt 和 Barnard 將支持向量機和其他分類器進行了比較。
4. The Apriori algorithm
Apriori演算法是一種最有影響的挖掘布爾關聯規則頻繁項集的演算法。其核心是基於兩階段頻集思想的遞推演算法。該關聯規則在分類上屬於單維、單層、布爾關聯規則。在這里,所有支持度大於最小支持度的項集稱為頻繁項集,簡稱頻集。
5. 最大期望(EM)演算法
在統計計算中,最大期望(EM,Expectation–Maximization)演算法是在概率(probabilistic)模型中尋找參數最大似然 估計的演算法,其中概率模型依賴於無法觀測的隱藏變數(Latent Variabl)。最大期望經常用在機器學習和計算機視覺的數據集聚(Data Clustering)領域。
6. PageRank
PageRank是Google演算法的重要內容。2001年9月被授予美國專利,專利人是Google創始人之一拉里·佩奇(Larry Page)。因此,PageRank里的page不是指網頁,而是指佩奇,即這個等級方法是以佩奇來命名的。
PageRank根據網站的外部鏈接和內部鏈接的數量和質量倆衡量網站的價值。PageRank背後的概念是,每個到頁面的鏈接都是對該頁面的一次投票, 被鏈接的越多,就意味著被其他網站投票越多。這個就是所謂的「鏈接流行度」——衡量多少人願意將他們的網站和你的網站掛鉤。PageRank這個概念引自 學術中一篇論文的被引述的頻度——即被別人引述的次數越多,一般判斷這篇論文的權威性就越高。
7. AdaBoost
Adaboost是一種迭代演算法,其核心思想是針對同一個訓練集訓練不同的分類器(弱分類器),然後把這些弱分類器集合起來,構成一個更強的最終分類器 (強分類器)。其演算法本身是通過改變數據分布來實現的,它根據每次訓練集之中每個樣本的分類是否正確,以及上次的總體分類的准確率,來確定每個樣本的權 值。將修改過權值的新數據集送給下層分類器進行訓練,最後將每次訓練得到的分類器最後融合起來,作為最後的決策分類器。
8. kNN: k-nearest neighbor classification
K最近鄰(k-Nearest Neighbor,KNN)分類演算法,是一個理論上比較成熟的方法,也是最簡單的機器學習演算法之一。該方法的思路是:如果一個樣本在特徵空間中的k個最相似(即特徵空間中最鄰近)的樣本中的大多數屬於某一個類別,則該樣本也屬於這個類別。
9. Naive Bayes
在眾多的分類模型中,應用最為廣泛的兩種分類模型是決策樹模型(Decision Tree Model)和樸素貝葉斯模型(Naive Bayesian Model,NBC)。 樸素貝葉斯模型發源於古典數學理論,有著堅實的數學基礎,以及穩定的分類效率。
同時,NBC模型所需估計的參數很少,對缺失數據不太敏感,演算法也比較簡單。理論上,NBC模型與其他分類方法相比具有最小的誤差率。 但是實際上並非總是如此,這是因為NBC模型假設屬性之間相互獨立,這個假設在實際應用中往往是不成立的,這給NBC模型的正確分類帶來了一定影響。在屬 性個數比較多或者屬性之間相關性較大時,NBC模型的分類效率比不上決策樹模型。而在屬性相關性較小時,NBC模型的性能最為良好。
10. CART: 分類與回歸樹
CART, Classification and Regression Trees。 在分類樹下面有兩個關鍵的思想。第一個是關於遞歸地劃分自變數空間的想法(二元切分法);第二個想法是用驗證數據進行剪枝(預剪枝、後剪枝)。在回歸樹的基礎上的模型樹構建難度可能增加了,但同時其分類效果也有提升。
參考書籍:《機器學習實戰》
4. 數據挖掘十大演算法-
整理里一晚上的數據挖掘演算法,其中主要引自wiki和一些論壇。發布到上作為知識共享,但是發現Latex的公式轉碼到網頁的時候出現了丟失,暫時沒找到解決方法,有空再回來填坑了。
——編者按
一、 C4.5
C4.5演算法是由Ross Quinlan開發的用於產生決策樹的演算法[1],該演算法是對Ross Quinlan之前開發的ID3演算法的一個擴展。C4.5演算法主要應用於統計分類中,主要是通過分析數據的信息熵建立和修剪決策樹。
1.1 決策樹的建立規則
在樹的每個節點處,C4.5選擇最有效地方式對樣本集進行分裂,分裂規則是分析所有屬性的歸一化的信息增益率,選擇其中增益率最高的屬性作為分裂依據,然後在各個分裂出的子集上進行遞歸操作。
依據屬性A對數據集D進行分類的信息熵可以定義如下:
劃分前後的信息增益可以表示為:
那麼,歸一化的信息增益率可以表示為:
1.2 決策樹的修剪方法
C4.5採用的剪枝方法是悲觀剪枝法(Pessimistic Error Pruning,PEP),根據樣本集計運算元樹與葉子的經驗錯誤率,在滿足替換標准時,使用葉子節點替換子樹。
不妨用K表示訓練數據集D中分類到某一個葉子節點的樣本數,其中其中錯誤分類的個數為J,由於用估計該節點的樣本錯誤率存在一定的樣本誤差,因此用表示修正後的樣本錯誤率。那麼,對於決策樹的一個子樹S而言,設其葉子數目為L(S),則子樹S的錯誤分類數為:
設數據集的樣本總數為Num,則標准錯誤可以表示為:
那麼,用表示新葉子的錯誤分類數,則選擇使用新葉子節點替換子樹S的判據可以表示為:
二、KNN
最近鄰域演算法(k-nearest neighbor classification, KNN)[2]是一種用於分類和回歸的非參數統計方法。KNN演算法採用向量空間模型來分類,主要思路是相同類別的案例彼此之間的相似度高,從而可以藉由計算未知樣本與已知類別案例之間的相似度,來實現分類目標。KNN是一種基於局部近似和的實例的學習方法,是目前最簡單的機器學習演算法之一。
在分類問題中,KNN的輸出是一個分類族群,它的對象的分類是由其鄰居的「多數表決」確定的,k個最近鄰居(k為正整數,通常較小)中最常見的分類決定了賦予該對象的類別。若k = 1,則該對象的類別直接由最近的一個節點賦予。在回歸問題中,KNN的輸出是其周圍k個鄰居的平均值。無論是分類還是回歸,衡量鄰居的權重都非常重要,目標是要使較近鄰居的權重比較遠鄰居的權重大,例如,一種常見的加權方案是給每個鄰居權重賦值為1/d,其中d是到鄰居的距離。這也就自然地導致了KNN演算法對於數據的局部結構過於敏感。
三、Naive Bayes
在機器學習的眾多分類模型中,應用最為廣泛的兩種分類模型是決策樹模型(Decision Tree Model)和樸素貝葉斯模型(Naive Bayesian Model,NBC)[3]。樸素貝葉斯模型發源於古典數學理論,有著堅實的數學基礎,以及穩定的分類效率。同時,NBC模型所需估計的參數很少,對缺失數據不太敏感,演算法也比較簡單。
在假設各個屬性相互獨立的條件下,NBC模型的分類公式可以簡單地表示為:
但是實際上問題模型的屬性之間往往是非獨立的,這給NBC模型的分類准確度帶來了一定影響。在屬性個數比較多或者屬性之間相關性較大時,NBC模型的分類效率比不上決策樹模型;而在屬性相關性較小時,NBC模型的性能最為良好。
四、CART
CART演算法(Classification And Regression Tree)[4]是一種二分遞歸的決策樹,把當前樣本劃分為兩個子樣本,使得生成的每個非葉子結點都有兩個分支,因此CART演算法生成的決策樹是結構簡潔的二叉樹。由於CART演算法構成的是一個二叉樹,它在每一步的決策時只能是「是」或者「否」,即使一個feature有多個取值,也是把數據分為兩部分。在CART演算法中主要分為兩個步驟:將樣本遞歸劃分進行建樹過程;用驗證數據進行剪枝。
五、K-means
k-平均演算法(k-means clustering)[5]是源於信號處理中的一種向量量化方法,現在則更多地作為一種聚類分析方法流行於數據挖掘領域。k-means的聚類目標是:把n個點(可以是樣本的一次觀察或一個實例)劃分到k個聚類中,使得每個點都屬於離他最近的均值(此即聚類中心)對應的聚類。
5.1 k-means的初始化方法
通常使用的初始化方法有Forgy和隨機劃分(Random Partition)方法。Forgy方法隨機地從數據集中選擇k個觀測作為初始的均值點;而隨機劃分方法則隨機地為每一觀測指定聚類,然後執行「更新」步驟,即計算隨機分配的各聚類的圖心,作為初始的均值點。Forgy方法易於使得初始均值點散開,隨機劃分方法則把均值點都放到靠近數據集中心的地方;隨機劃分方法一般更適用於k-調和均值和模糊k-均值演算法。對於期望-最大化(EM)演算法和標准k-means演算法,Forgy方法作為初始化方法的表現會更好一些。
5.2 k-means的標准演算法
k-means的標准演算法主要包括分配(Assignment)和更新(Update),在初始化得出k個均值點後,演算法將會在這兩個步驟中交替執行。
分配(Assignment):將每個觀測分配到聚類中,使得組內平方和達到最小。
更新(Update):對於上一步得到的每一個聚類,以聚類中觀測值的圖心,作為新的均值點。
六、Apriori
Apriori演算法[6]是一種最有影響的挖掘布爾關聯規則頻繁項集的演算法,其核心是基於兩階段頻集思想的遞推演算法。該關聯規則在分類上屬於單維、單層、布爾關聯規則。Apriori採用自底向上的處理方法,每次只擴展一個對象加入候選集,並且使用數據集對候選集進行檢驗,當不再產生匹配條件的擴展對象時,演算法終止。
Apriori的缺點在於生成候選集的過程中,演算法總是嘗試掃描整個數據集並盡可能多地添加擴展對象,導致計算效率較低;其本質上採用的是寬度優先的遍歷方式,理論上需要遍歷次才可以確定任意的最大子集S。
七、SVM
支持向量機(Support Vector Machine, SVM)[7]是在分類與回歸分析中分析數據的監督式學習模型與相關的學習演算法。給定一組訓練實例,每個訓練實例被標記為屬於兩個類別中的一個或另一個,SVM訓練演算法創建一個將新的實例分配給兩個類別之一的模型,使其成為非概率二元線性分類器。SVM模型是將實例表示為空間中的點,這樣映射就使得單獨類別的實例被盡可能寬的明顯的間隔分開。然後,將新的實例映射到同一空間,並基於它們落在間隔的哪一側來預測所屬類別。
除了進行線性分類之外,SVM還可以使用所謂的核技巧有效地進行非線性分類,將其輸入隱式映射到高維特徵空間中,即支持向量機在高維或無限維空間中構造超平面或超平面集合,用於分類、回歸或其他任務。直觀來說,分類邊界距離最近的訓練數據點越遠越好,因為這樣可以縮小分類器的泛化誤差。
八、EM
最大期望演算法(Expectation–Maximization Algorithm, EM)[7]是從概率模型中尋找參數最大似然估計的一種演算法。其中概率模型依賴於無法觀測的隱性變數。最大期望演算法經常用在機器學習和計算機視覺的數據聚類(Data Clustering)領域。最大期望演算法經過兩個步驟交替進行計算,第一步是計算期望(E),利用對隱藏變數的現有估計值,計算其最大似然估計值;第二步是最大化(M),最大化在E步上求得的最大似然值來計算參數的值。M步上找到的參數估計值被用於下一個E步計算中,這個過程不斷交替進行。
九、PageRank
PageRank演算法設計初衷是根據網站的外部鏈接和內部鏈接的數量和質量對網站的價值進行衡量。PageRank將每個到網頁的鏈接作為對該頁面的一次投票,被鏈接的越多,就意味著被其他網站投票越多。
演算法假設上網者將會不斷點網頁上的鏈接,當遇到了一個沒有任何鏈接出頁面的網頁,這時候上網者會隨機轉到另外的網頁開始瀏覽。設置在任意時刻,用戶到達某頁面後並繼續向後瀏覽的概率,該數值是根據上網者使用瀏覽器書簽的平均頻率估算而得。PageRank值可以表示為:
其中,是被研究的頁面集合,N表示頁面總數,是鏈接入頁面的集合,是從頁面鏈接處的集合。
PageRank演算法的主要缺點是的主要缺點是舊的頁面等級會比新頁面高。因為即使是非常好的新頁面也不會有很多外鏈,除非它是某個站點的子站點。
十、AdaBoost
AdaBoost方法[10]是一種迭代演算法,在每一輪中加入一個新的弱分類器,直到達到某個預定的足夠小的錯誤率。每一個訓練樣本都被賦予一個權重,表明它被某個分類器選入訓練集的概率。如果某個樣本點已經被准確地分類,那麼在構造下一個訓練集中,它被選中的概率就被降低;相反,如果某個樣本點沒有被准確地分類,那麼它的權重就得到提高。通過這樣的方式,AdaBoost方法能「聚焦於」那些較難分的樣本上。在具體實現上,最初令每個樣本的權重都相等,對於第k次迭代操作,我們就根據這些權重來選取樣本點,進而訓練分類器Ck。然後就根據這個分類器,來提高被它分錯的的樣本的權重,並降低被正確分類的樣本權重。然後,權重更新過的樣本集被用於訓練下一個分類器Ck[,並且如此迭代地進行下去。
AdaBoost方法的自適應在於:前一個分類器分錯的樣本會被用來訓練下一個分類器。AdaBoost方法對於雜訊數據和異常數據很敏感。但在一些問題中,AdaBoost方法相對於大多數其它學習演算法而言,不會很容易出現過擬合現象。AdaBoost方法中使用的分類器可能很弱(比如出現很大錯誤率),但只要它的分類效果比隨機好一點(比如兩類問題分類錯誤率略小於0.5),就能夠改善最終得到的模型。而錯誤率高於隨機分類器的弱分類器也是有用的,因為在最終得到的多個分類器的線性組合中,可以給它們賦予負系數,同樣也能提升分類效果。
引用
[1] Quinlan, J. R. C4.5: Programs for Machine Learning. Morgan Kaufmann Publishers, 1993.
[2] Altman, N. S. An introction to kernel and nearest-neighbor nonparametric regression. The American Statistician. 1992, 46 (3): 175–185. doi:10.1080/00031305.1992.10475879
[3] Webb, G. I.; Boughton, J.; Wang, Z. Not So Naive Bayes: Aggregating One-Dependence Estimators. Machine Learning (Springer). 2005, 58 (1): 5–24. doi:10.1007/s10994-005-4258-6
[4] decisiontrees.net Interactive Tutorial
[5] Hamerly, G. and Elkan, C. Alternatives to the k-means algorithm that find better clusterings (PDF). Proceedings of the eleventh international conference on Information and knowledge management (CIKM). 2002
[6] Rakesh Agrawal and Ramakrishnan Srikant. Fast algorithms for mining association rules in large databases. Proceedings of the 20th International Conference on Very Large Data Bases, VLDB, pages 487-499, Santiago, Chile, September 1994.
[7] Cortes, C.; Vapnik, V. Support-vector networks. Machine Learning. 1995, 20 (3): 273–297. doi:10.1007/BF00994018
[8] Arthur Dempster, Nan Laird, and Donald Rubin. "Maximum likelihood from incomplete data via the EM algorithm". Journal of the Royal Statistical Society, Series B, 39 (1):1–38, 1977
[9] Susan Moskwa. PageRank Distribution Removed From WMT. [October 16, 2009]
[10] Freund, Yoav; Schapire, Robert E. A Decision-Theoretic Generalization of on-Line Learning and an Application to Boosting. 1995. CiteSeerX: 10.1.1.56.9855
5. 常用的數據挖掘演算法有哪幾類
可以參考https://wizardforcel.gitbooks.io/dm-algo-top10/content/index.html