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。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
数据分析在当今信息时代发挥着重要作用。单因素方差分析(One-Way ANOVA)是一种关键的统计方法,用于比较三个或更多独立样本组 ...
2025-04-25CDA持证人简介: 居瑜 ,CDA一级持证人国企财务经理,13年财务管理运营经验,在数据分析就业和实践经验方面有着丰富的积累和经 ...
2025-04-25在当今数字化时代,数据分析师的重要性与日俱增。但许多人在踏上这条职业道路时,往往充满疑惑: 如何成为一名数据分析师?成为 ...
2025-04-24以下的文章内容来源于刘静老师的专栏,如果您想阅读专栏《刘静:10大业务分析模型突破业务瓶颈》,点击下方链接 https://edu.cda ...
2025-04-23大咖简介: 刘凯,CDA大咖汇特邀讲师,DAMA中国分会理事,香港金管局特聘数据管理专家,拥有丰富的行业经验。本文将从数据要素 ...
2025-04-22CDA持证人简介 刘伟,美国 NAU 大学计算机信息技术硕士, CDA数据分析师三级持证人,现任职于江苏宝应农商银行数据治理岗。 学 ...
2025-04-21持证人简介:贺渲雯 ,CDA 数据分析师一级持证人,互联网行业数据分析师 今天我将为大家带来一个关于用户私域用户质量数据分析 ...
2025-04-18一、CDA持证人介绍 在数字化浪潮席卷商业领域的当下,数据分析已成为企业发展的关键驱动力。为助力大家深入了解数据分析在电商行 ...
2025-04-17CDA持证人简介:居瑜 ,CDA一级持证人,国企财务经理,13年财务管理运营经验,在数据分析实践方面积累了丰富的行业经验。 一、 ...
2025-04-16持证人简介: CDA持证人刘凌峰,CDA L1持证人,微软认证讲师(MCT)金山办公最有价值专家(KVP),工信部高级项目管理师,拥有 ...
2025-04-15持证人简介:CDA持证人黄葛英,ICF国际教练联盟认证教练,前字节跳动销售主管,拥有丰富的行业经验。在实际生活中,我们可能会 ...
2025-04-14在 Python 编程学习与实践中,Anaconda 是一款极为重要的工具。它作为一个开源的 Python 发行版本,集成了众多常用的科学计算库 ...
2025-04-14随着大数据时代的深入发展,数据运营成为企业不可或缺的岗位之一。这个职位的核心是通过收集、整理和分析数据,帮助企业做出科 ...
2025-04-11持证人简介:CDA持证人黄葛英,ICF国际教练联盟认证教练,前字节跳动销售主管,拥有丰富的行业经验。 本次分享我将以教培行业为 ...
2025-04-11近日《2025中国城市长租市场发展蓝皮书》(下称《蓝皮书》)正式发布。《蓝皮书》指出,当前我国城市住房正经历从“增量扩张”向 ...
2025-04-10在数字化时代的浪潮中,数据已经成为企业决策和运营的核心。每一位客户,每一次交易,都承载着丰富的信息和价值。 如何在海量客 ...
2025-04-09数据是数字化的基础。随着工业4.0的推进,企业生产运作过程中的在线数据变得更加丰富;而互联网、新零售等C端应用的丰富多彩,产 ...
2025-04-094月7日,美国关税政策对全球金融市场的冲击仍在肆虐,周一亚市早盘,美股股指、原油期货、加密货币、贵金属等资产齐齐重挫,市场 ...
2025-04-08背景 3月26日,科技圈迎来一则重磅消息,苹果公司宣布向浙江大学捐赠 3000 万元人民币,用于支持编程教育。 这一举措并非偶然, ...
2025-04-07在当今数据驱动的时代,数据分析能力备受青睐,数据分析能力频繁出现在岗位需求的描述中,不分岗位的任职要求中,会特意标出“熟 ...
2025-04-03