京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
大数据与拓扑学共通的一些分析算法_数据分析师
抽象大型数据集的学习一般从两个名称开始:数据挖掘(Data mining),脱胎于统计学领域,研究组织和总结高维数据的方式,以便于人类更容易理解这些数据;机器学习(Machine Learning),计算机科学的一个分支(特别是人工智能),为了达到让计算机作出决定的目标,寻找计算机组织和总结数据的方式。这两个领域有许多共同点,但是我不会试图对它们加以区分,还有这些方法在不同学科中应用的名词,如生物信息学和化学信息学。还有众人皆知的在市场营销上的应用,它可以让店主提前知道你将购买什么。
收集的数据通常是一组有序的N元组,它们来自科学实验、调查或者零售商收集关于每次你使用信用卡的信息等等。其中一些可以看做是带有标签的——例如特殊实验的代号,其它的如坐标和尺寸通常叫做特征(features),如果这些特征是数字,那么我们可以认为它们是欧式空间的定义向量,这样我们就初次瞥见了几何学。然而,对于高维数据,欧式度量的结果是有问题的,因此我们常常要使用不同的度量方式。欧式度量在分析具有二元特征的数据上也是有问题的,例如,同一有机体不同基因存在的问题。
因此,我们常常要考虑数据点的其他度量法。一个Kernel是一次非线性原始向量空间向更高维向量空间的嵌入过程,它允许在图像空间上使用拉回度量,但是,在实践中,嵌入过程不是用来计算的,仅仅促使度量信息的产生。
考虑使用相似测量(非度量)有时也是有效的:区间从1到0,当两个点相同时用1表示,当不同时用0表示。欧式度量的高斯函数是一个非常流行的相似测量方式。还有非数值数据,可根据具体的情况使用不同的度量法进行分析,暂时先不要关心它。
通常这些数据是从概率分布的向量空间上随机选取的,这种分布应该有一个非常明确的结构,例如已本地化的高余维子流形分布(being localized around a positive codimensional submanifold),但是由于数据中存在噪音,我们一般假设分布支持的是一个开发集,当然,我们不会让这些有限的多个数据点是支持离散分布的,否则将会是一个过度拟合(overfitting)的例子,任何模型都应该避免这种情况的出现。
这里有四个比较具体的研究人员试图了解大型数据集的方法以及一些常用的算法。这些方法和算法有许多变数,但是这个表单至少是个良好的开端。我将在后续的帖子中更详尽的描述他们。
1)投影——找一个从原始向量空间到低维空间(例如水平面)尽可能少的扭曲点与点之间关系的函数,当然,尽可能的线性投影,但是找到一个好的线性投影可不是一个平凡的工作。线性投影最流行的做法似乎是主成分分析法。如拓扑学,不过,我们可以想像线性预测潜在问题,特别是拓扑有趣集。自组织映射图(有时称为Kohonen map)产生一个本地/分段线性投影,似乎更像拓扑声纹。更普遍的是,人们可以尝试投到一个更有趣的拓扑低维流上,这叫做流形学习。
2)特征选择——在一些高维数据中,有许多维度是噪音数据。特征选择是找出那些具有高信噪比的问题。统计学方法可以逐个的检查特征/尺寸,但往往最好是一下子能看到特征的子集。从拓扑学观点,这仅仅是有限的线性投影形式,但是在实际中往往是一个单独的问题类型。特别是人们普遍要投射到两维或者三维的情况,但是对于特征选择,可以选择超过两个或者三个的特征。 这两个问题往往是进入下面两个之一的前奏:
3)分类——这个问题和机器学习密切相关,通常被叫做监督学习:一组带有标签的收集数据,这些标签告诉你它从哪儿来;另一组没有标签的收集数据,决定哪个标签最适合他们,这就是“学习”,因为你可以通过思考标记的数据来进行训练——你告诉计算机在不同情形下对于集合中每个元素应该做什么样的决定。然后电脑必须自己决定在其余的情况下该做什么,通常,人们要基于标签数据建立一个合理的模型,然后抛出原始数据并归纳出基于这个模型新问题。尤其是,经常要权衡是制造一个拓扑的、尖端的模型还是造一个计算廉价的。但是,如上所述,这个模型必须避免过度拟合。有许多不同的方法来解决这个问题。
4)聚类——这是一个基于几何学来分隔数据(未标记)为小数量集的问题。它是数据挖掘的核心问题,尽管在机器学习中它归入非监督学习,即与非标记的数据工作。关于这个的一个流行算法是K-means,它假设概率分布是以K点为中心的高斯总和(a sum of Gaussians),并且尝试去找到这些点。这个算法由于计算效率而闻名,但是常常返回无用结果集。一个更合理做法是形成一个顶点是这些数据点的图形,用边连接点距低于一个给定阈值的点(或者高于一个给定阈值的点)。这个聚类问题转换成了一个图分隔问题——通过较少的边分隔成相对较大的块。
这些是比较实际的问题,尽管不像我们使用在拓扑学上的,但是有可能是一个没有明确及最终答案的问题。相反,每个问题的最佳方法取决于特定的数据集和长期项目分析目标。因此,对于任何的方法,包括拓扑学启发的,在适合的情况下都有可能非常有用。
CDA学员免费下载查看报告全文:2026全球数智化人才指数报告【CDA数据科学研究院】.pdf
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在中介效应分析中,人口统计学变量(如年龄、性别、学历、收入、职业等)是常见的控制变量或调节变量,其处理方式直接影响分析结 ...
2026-04-29在SQL数据库实操中,日期数据的存储与显示是高频需求,而“数字日期”(如20240520、20241231、45321)是很多开发者、数据分析师 ...
2026-04-29 很多分析师在设计标签时思路清晰,但真到落地环节却面临“数据在手,不知如何转化为可用标签”的困境:或因加工方式选择不当 ...
2026-04-29在手游行业竞争日趋白热化的当下,“流量为王”早已升级为“留存为王”,而付费用户留存率更是衡量一款手游盈利能力、运营质量的 ...
2026-04-28在日常MySQL数据库运维与开发中,经常会遇到“同一台服务器上,两个不同数据库(以下简称“源库”“目标库”)的表数据需要保持 ...
2026-04-28 很多分析师每天和数据打交道,但当被问到“标签是什么”“标签和指标有什么区别”“标签体系如何设计”时,却常常答不上来。 ...
2026-04-28箱线图(Box Plot)作为一种经典的数据可视化工具,广泛应用于统计学、数据分析、科研实证等领域,核心价值在于直观呈现数据的集 ...
2026-04-27实证分析是社会科学、自然科学、经济管理等领域开展研究的核心范式,其核心逻辑是通过对多维度数据的收集、分析与解读,揭示变量 ...
2026-04-27 很多数据分析师精通Excel函数和数据透视表,但当被问到“数据从哪里来”“表和视图有什么区别”“数据库管理系统和SQL是什么 ...
2026-04-27在大数据技术飞速迭代、数字营销竞争日趋激烈的今天,“精准触达、高效转化、成本可控”已成为企业营销的核心诉求。传统广告投放 ...
2026-04-24在游戏行业竞争白热化的当下,用户流失已成为制约游戏生命周期、影响营收增长的核心痛点。据行业报告显示,2024年移动游戏平均次 ...
2026-04-24 很多业务负责人开会常说“我们要数据驱动”,最后却变成“看哪张报表数据多就用哪个”,往往因为缺乏一套结构性的方法去搭建 ...
2026-04-24在Power BI数据可视化分析中,切片器是连接用户与数据的核心交互工具,其核心价值在于帮助使用者快速筛选目标数据、聚焦分析重点 ...
2026-04-23以数为据,以析促优——数据分析结果指导临床技术改进的实践路径 临床技术是医疗服务的核心载体,其水平直接决定患者诊疗效果、 ...
2026-04-23很多数据分析师每天盯着GMV、DAU、转化率,但当被问到“哪些指标是所有企业都需要的”“哪些指标是因行业而异的”“北极星指标和 ...
2026-04-23近日,由 CDA 数据科学研究院重磅发布的《2026 全球数智化人才指数报告》,被中国教育科学研究院官方账号正式收录, ...
2026-04-22在数字化时代,客户每一次点击、浏览、下单、咨询等行为,都在传递其潜在需求与决策倾向——这些按时间顺序串联的行为轨迹,构成 ...
2026-04-22数据是数据分析、建模与业务决策的核心基石,而“数据清洗”作为数据预处理的核心环节,是打通数据从“原始杂乱”到“干净可用” ...
2026-04-22 很多数据分析师每天盯着GMV、转化率、DAU等数字看,但当被问到“什么是指标”“指标和维度有什么区别”“如何搭建一套完整的 ...
2026-04-22在数据分析与业务决策中,数据并非静止不变的数值,而是始终处于动态波动之中——股市收盘价的每日涨跌、企业月度销售额的起伏、 ...
2026-04-21