双视角实例加权朴素贝叶斯框架:突破单视角局限性的分类新方法

【字体: 时间:2025年07月29日 来源:Pattern Recognition 7.5

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  针对朴素贝叶斯(NB)中属性条件独立性假设的局限性,研究人员提出双视角实例加权框架DIWNB,通过构建生成视角(含硬标签DIWNBH和软标签DIWNBS版本)与原始视角互补,在60个基准数据集和2个真实数据集上验证了其优越性,为复杂场景分类提供新思路。

  

在机器学习领域,朴素贝叶斯(Naive Bayes, NB)因其简单高效被列为十大经典数据挖掘算法之一,但其核心假设——属性条件独立性在现实中往往难以成立。传统改进方法多聚焦于单视角下的实例加权策略,却忽视了现实数据的多维度特性。中国地质大学(武汉)博士、现郑州大学计算机与人工智能学院副研究员Huan Zhang团队在《Pattern Recognition》发表研究,提出突破性解决方案——双视角实例加权朴素贝叶斯(DIWNB)框架。

研究团队创新性地引入双视角学习机制:首先通过多K近邻(KNN)分类器构建生成视角(含硬标签DIWNBH和软标签DIWNBS),结合原始视角建立加权NB模型;继而设计急切学习、惰性学习和判别学习三种权重策略;最终通过误差率加权的类概率融合实现预测。关键技术包括:基于KNN的视角生成算法、双重实例权重学习模块、概率融合决策机制,实验覆盖60个UCI基准数据集和2个Kaggle真实数据集。

研究结果部分显示:1)在双视角构建模块,通过优化KNN基分类器筛选策略,生成的互补视角显著提升特征判别力;2)在权重学习模块,DIWNBH的急切/惰性学习方法分别针对全局和局部特征优化,而DIWNBS的判别学习方法有效捕捉类边界信息;3)模型融合阶段,基于误差率的自适应加权机制平衡了双视角贡献度。消融实验证实各模块均对性能提升有实质性贡献。

该研究首次将双视角学习引入实例加权NB领域,其理论价值在于突破了单视角的数据表征局限,实践意义体现在:1)DIWNBH适用于需明确决策边界的场景;2)DIWNBS在概率敏感任务中表现优异;3)框架的通用性支持扩展其他基分类器。未来工作将探索多视角融合策略及在医疗诊断等领域的应用,相关代码已开源供学术界验证。这项由中国国家自然科学基金(62406294)等资助的研究,为复杂数据分类提供了方法论级创新。

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