Machine Learning: KNN e LDA

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Questions and Answers

Quali sono i principali vantaggi del metodo KNN?

  • Riduce il bias e si adatta bene ai confini decisionali non lineari. (correct)
  • È un metodo semplice da implementare e comprendere. (correct)
  • Ha una bassa varianza, il che lo rende robusto all'overfitting.
  • È un algoritmo parametrico, il che lo rende flessibile per diverse forme di dati.

Quale tra questi è uno svantaggio significativo dell'algoritmo KNN?

  • Non è in grado di gestire dati con un numero elevato di attributi.
  • È un metodo computazionalmente impegnativo, soprattutto con set di dati grandi.
  • L'algoritmo è sensibile alla presenza di outliers nel dataset.
  • Richiede una grande quantità di dati per funzionare correttamente. (correct)

Cosa succede se il numero di predittori $p$ è molto grande rispetto al numero di osservazioni $n$ nell'algoritmo KNN?

  • L'algoritmo diventa più preciso e affidabile.
  • L'algoritmo diventa più resistente all'overfitting.
  • L'algoritmo diventa più sensibile al rumore dei dati. (correct)
  • L'algoritmo diventa più efficiente in termini di tempo di calcolo.

Quale di queste condizioni è essenziale per l'applicabilità dell'Analisi Discriminante Lineare (LDA)?

<p>Le matrici di varianza-covarianza dei gruppi devono essere uguali tra loro. (A)</p> Signup and view all the answers

Quale è il principale obiettivo dell'Analisi Discriminante di Fisher (FDA)?

<p>Trovare una rappresentazione dei dati che massimizzi l'informazione discriminante per la classe. (D)</p> Signup and view all the answers

Quale formula rappresenta la probabilità a posteriori per l'osservazione i nel Naive Bayes?

<p>𝑃(𝜔𝑗 |𝑥𝑖 ) ∝ 𝑃(𝑥1𝑖 |𝜔𝑗 ) ∗ 𝑃(𝑥2𝑖 |𝜔𝑗 ) ∗ 𝑃(𝑥3𝑖 |𝜔𝑗 )𝜋𝑗 (A)</p> Signup and view all the answers

Come vengono gestiti i dati mancanti per gli input categorici (x) nel Naive Bayes?

<p>L'osservazione con valori mancanti viene esclusa dal calcolo delle frequenze. (C)</p> Signup and view all the answers

Cosa si intende per 'stime delle densità fk(x)' nell'ambito dell'LDA?

<p>La densità di probabilità della variabile indipendente x nella classe k. (A)</p> Signup and view all the answers

Quale tipo di analisi è utilizzata per ottenere la migliore discriminazione possibile tra i gruppi nell'LDA?

<p>Analisi discriminante lineare (LDA) (D)</p> Signup and view all the answers

Quale tecnica viene utilizzata per gestire il problema della frequenza zero nel Naive Bayes?

<p>Correzione di Laplace/smoothing (D)</p> Signup and view all the answers

Se un input ha un conteggio pari a 0, quale problema si presenta nel Naive Bayes?

<p>Stima della probabilità condizionata impossibile. (C)</p> Signup and view all the answers

Cosa si intende per 'priors uguali' nel contesto dell'esempio di LDA con un input e un target binario presentato nel testo?

<p>La probabilità a priori di appartenere a una classe è la stessa per entrambe le classi. (C)</p> Signup and view all the answers

Come viene gestito il problema dei dati mancanti per gli input continui nel Naive Bayes?

<p>Non viene gestito, si procede direttamente alla classificazione. (B)</p> Signup and view all the answers

Quale tra queste affermazioni riguardo al Naive Bayes è corretta?

<p>Il Naive Bayes è un algoritmo di classificazione supervisionato. (D)</p> Signup and view all the answers

Nel caso di un'osservazione con un input mancante, quale parte della formula per calcolare la probabilità a posteriori viene omessa nel Naive Bayes?

<p>La probabilità condizionata dell'attributo con il valore mancante. (B)</p> Signup and view all the answers

Quale tra queste è una delle principali limitazioni del Naive Bayes?

<p>Assume l'indipendenza condizionale tra gli attributi. (C)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni è corretta riguardo alla statistica tradizionale?

<p>È un approccio verification-driven, che si basa sulla formulazione di ipotesi da verificare con un modello. (B)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni definisce correttamente il Machine Learning (ML)?

<p>È un processo che utilizza metodi computazionali per apprendere dai dati senza modelli predefiniti. (A)</p> Signup and view all the answers

Cosa distingue l'apprendimento non supervisionato dall'apprendimento supervisionato nel Machine Learning?

<p>L'apprendimento non supervisionato si basa solo sui dati di input per raggruppare e interpretare i dati, mentre l'apprendimento supervisionato utilizza anche dati di output per sviluppare modelli predittivi. (A)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni è corretta riguardo alla Knowledge Discovery in Database (KDD)?

<p>KDD è un processo iterativo che identifica pattern validi, nuovi, utili e comprensibili nei dati. (A)</p> Signup and view all the answers

Quali sono le principali limitazioni della statistica tradizionale?

<p>Tutti i precedenti. (D)</p> Signup and view all the answers

Quale tra queste è una caratteristica distintiva del Machine Learning rispetto alla statistica tradizionale?

<p>La capacità di apprendere in modo adattivo e migliorare le prestazioni con l'aumento dei dati. (B)</p> Signup and view all the answers

Quali sono i vantaggi del Data Mining?

<p>Tutti i precedenti. (C)</p> Signup and view all the answers

Quale tra queste è NON una definizione del Data Mining?

<p>Un processo che si basa su modelli predefiniti per la previsione di eventi futuri. (A)</p> Signup and view all the answers

Quale dei seguenti è un vantaggio dell'utilizzo di un albero decisionale?

<p>È un modello facilmente comprensibile anche per persone non esperte di statistica (D)</p> Signup and view all the answers

Qual è il punto di partenza di un albero decisionale?

<p>Il nodo padre o radice (A)</p> Signup and view all the answers

Come viene suddiviso il dataset nel processo di creazione di un albero decisionale?

<p>In base ai livelli di una specifica variabile (C)</p> Signup and view all the answers

Qual è l'obiettivo della divisione del dataset in un albero decisionale?

<p>Rendere le foglie il più possibile omogenee (A)</p> Signup and view all the answers

In che modo viene assegnato il target previsto in un nodo finale di un albero decisionale?

<p>In base alla moda del target nei dati del nodo (A)</p> Signup and view all the answers

Un albero decisionale è considerato un modello:

<p>Non parametrico (C)</p> Signup and view all the answers

In un nodo finale con una probabilità di iscrizione al giornale di 0.906, quale sarebbe il valore previsto?

<p>Sì (B)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni sull'interpretazione di un albero decisionale è CORRETTA?

<p>La profondità dell'albero decisionale influenza la complessità del modello (A)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni è FALSA riguardo al lazy learning?

<p>Ha un costo computazionale basso e rende il processo di apprendimento più veloce. (A)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti è una caratteristica dell'eager learning?

<p>Richiede poco spazio di memoria durante il training. (C)</p> Signup and view all the answers

Quale dei seguenti è un vantaggio del lazy learning rispetto all'eager learning?

<p>Previene l'overfitting. (A)</p> Signup and view all the answers

Quale dei seguenti è un svantaggio del lazy learning?

<p>È lento durante la fase di classificazione. (A)</p> Signup and view all the answers

Quale dei seguenti è un vantaggio dell'eager learning?

<p>È più accurato rispetto al lazy learning. (D)</p> Signup and view all the answers

Quale affermazione è VERA riguardo ai punteggi discriminanti e alle previsioni come probabilità?

<p>I punteggi discriminanti possono essere negativi o positivi, mentre le previsioni come probabilità devono essere comprese tra 0 e 1. (B)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni descrive correttamente l'errore di classificazione di Bayes?

<p>È l'errore minimo che può commettere un classificatore ideale. (D)</p> Signup and view all the answers

Il teorema di Bayes permette di calcolare:

<p>Tutte le precedenti. (A)</p> Signup and view all the answers

Cosa rappresenta P(x|y=j) nel teorema di Bayes?

<p>La probabilità condizionata di osservare x data la classe j. (D)</p> Signup and view all the answers

Quale criterio viene utilizzato dal classificatore di Bayes per assegnare un individuo ad una classe?

<p>Criterio di massima probabilità a posteriori (MAP). (C)</p> Signup and view all the answers

Il tasso di errore di classificazione bayesiano per X=x0 è dato da:

<p>1 - max P(Y = j|X = x0) (B)</p> Signup and view all the answers

Come viene utilizzato il likelihood-ratio test nel caso di un target binario con probabilità a priori P[𝜔𝑖 ] = 1⁄2 e funzione di perdita 0/1?

<p>Per stimare la massima verosimiglianza. (B)</p> Signup and view all the answers

Quale condizione deve essere soddisfatta affinché la probabilità di appartenere a una delle due classi sia P(Y = 1|X = x0 ) >< 0.5?

<p>La verosimiglianza delle due classi deve essere diversa. (C)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni è FALSA riguardo al classificatore di Bayes?

<p>È sempre possibile ottenere un classificatore bayesiano ideale nella pratica. (C)</p> Signup and view all the answers

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Flashcards

Statistica Tradizionale

Interpreta dati con variabile target e variabili esplicative con coefficienti.

Data Mining (DM)

Disciplina che ottimizza l'analisi esplorativa dei dati.

Machine Learning (ML)

Usa metodi computazionali per apprendere dai dati senza modelli predeterminati.

Apprendimento Non Supervisionato

Clustering: raggruppa e interpreta dati solo da input.

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Apprendimento Supervisionato

Classificazione e regressione: sviluppa modelli predittivi con dati di input e output.

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KDD (Knowledge Discovery in Database)

Processo di identificazione di pattern nei dati validi e utili.

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Misure di Valutazione nel KDD

Possibilità di migliorare l'estrazione e rifinire risultati.

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Data Warehouse

Archivio centrale di dati da cui estrarre informazioni potenzialmente utili.

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Apprendimento rapido

Processo che riduce il tempo necessario per l'apprendimento e aumenta quello per la classificazione.

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Instance-based learning

Approccio che utilizza i dati esistenti per ridurre il numero di dati da elaborare.

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Overfitting

Situazione in cui un modello diventa troppo complesso, mappando perfettamente i dati di training.

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Costo computazionale

Risorse richieste per elaborare un dataset, elevato in grandi dataset.

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Softmax

Funzione che trasforma punteggi discriminanti in probabilità, che sommano a uno.

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Previsioni probabilistiche

Risultati che esprimono la probabilità di appartenenza a ciascuna classe.

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Classificazione discriminante

Modelli che generano punteggi per ciascuna classe nei dati originali.

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Dataset obsoleto

Dati che diventano rapidamente irrilevanti e devono essere aggiornati.

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Errore di classificazione di Bayes

L'errore minimo che può commettere un classificatore ideale.

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Teorema di Bayes

Formula per calcolare la probabilità condizionata.

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Probabilità a priori (P(y=j))

Probabilità di appartenere a una classe senza informazioni aggiuntive.

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Probabilità a posteriori (P(y=j|x))

Probabilità di appartenere a una classe dato un'informazione.

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Criterio MAP (Maximum A Posteriori)

Assegna l'individuo alla classe con la massima probabilità a posteriori.

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Distribuzione dell'input (P(x))

Probabilità di distribuzione dell'input nella popolazione.

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Likelihood-ratio test

Confronta la verosimiglianza di due classi per decisioni di classificazione.

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Tasso di errore di classificazione

Percentuale di errori nella classificazione delle classi.

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Vantaggi KNN

Il KNN è non parametrico e utile per confini decisionali non lineari.

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Svantaggi KNN

Richiede grandi numeri di osservazioni e può incorrere in overfitting.

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Analisi Discriminante Lineare (LDA)

Trova una rappresentazione massimizzando l'informazione discriminante tra classi.

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Assunzioni LDA

Indipendenza, omoschedasticità e normalità multivariata sono necessarie per LDA.

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Omoschedasticità

Le matrici di varianza-covarianza dei gruppi sono uguali.

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Normalità multivariata

Assume che le variabili indipendenti seguano una distribuzione normale.

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Bias e Varianza in KNN

KNN tende a ridurre il bias ma ha alta varianza e rischio di overfitting.

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Probabilità a posteriori in LDA

Stima la densità per classificare osservazioni nella classe con maggiore probabilità.

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Naïve Bayes

Un algoritmo di classificazione basato sulla probabilità condizionata.

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Matrice di confusione

Strumento per valutare le prestazioni di un modello di classificazione.

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Correzione di Laplace

Tecnica per gestire il problema della frequenza zero nelle statistiche.

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Dati mancanti

Osservazioni non registrate in un dataset.

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P(xki | ωj)

Probabilità condizionata di un input xk dato una classe ωj.

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Classificazione dei nuovi dati

Fase in cui si applica il modello addestrato a nuovi esempi.

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Osservazione i

Singola riga di dati utilizzata nel processo di training.

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Probabilità posteriore P(ωj | xi)

Probabilità che un'osservazione appartenga a una classe dopo aver visto i dati.

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Albero Decisionale

Tecnica di ML non parametrica per problemi di classificazione e previsione.

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Nodi figli

Rappresentano i risultati di una divisione del nodo padre nell'albero decisionale.

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Foglie

Nodi finali di un albero decisionale che assegnano il target previsto.

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Eterogeneità

Condizione che massimizza le differenze tra le foglie finali di un albero decisionale.

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Omogeneità

Condizione che rende i nodi finali simili al loro interno nel modello decisionale.

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Probabilità di Iscrizione

Valore previsto che indica la possibilità di un soggetto di iscriversi ad un giornale.

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Decisione di Iscrizione

Fattore analizzato per capire se un soggetto si iscriverà a un giornale.

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Modalità del Target

Il valore che si prevede di più in un nodo finale per il target in analisi.

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Study Notes

Statistica Tradizionale

  • Interpreta i dati con un modello che include una variabile target spiegata da variabili esplicative.
  • I coefficienti valutano l'impatto delle variabili esplicative sulla variabile target.
  • Limite: è basata sulla verifica di ipotesi formulate dall'utente.
  • La variabile dipendente (y) è in funzione di una funzione di (x) + errore (ε).

Machine Learning e Data Mining

  • Discipline computerizzate che ottimizzano l'analisi esplorativa dei dati e migliorano i processi decisionali.
  • I database sono sempre più grandi e spesso non vengono analizzati a causa della complessità.
  • Machine Learning è "discovery-driven", sfruttando metodi computazionali per apprendere dalle informazioni senza un'equazione predefinita.
  • I modelli di Machine Learning migliorano le loro prestazioni con l'aumento dei campioni.
  • Il Data Mining esplora e analizzarampie quantità di dati, scoprendo regole e modelli significativi. Impiega tecniche di modellazione e esplorazione di grandi set di dati per informazioni utili.
  • Il processo di Knowledge Discovery in Database (KDD) combina data mining e machine learning.

Apprendimento Non Supervisionato

  • Si concentra sul raggruppamento e l'interpretazione dei dati solo in base ai dati di input.
  • Tecniche di clustering utilizzate.

Apprendimento Supervisionato

  • Sviluppa modelli predittivi basati sia sui dati di input che di output.
  • Si divide in:
    • Classificazione (per dati qualitativi).
    • Regressione (per dati quantitativi).

Data Cleaning, Integration, Selection and Transformation

  • Data Cleaning: Pulizia dei dati, eliminazione dei dati rumoresi e irrilevanti, e gestione dei dati mancanti.
  • Data Integration: Combinazione dei dati provenienti da diverse fonti in un'unica fonte.
  • Data Selection: Selezione di dati rilevanti per l'analisi e riduzione della dimensionalità dei dati.
  • Transformation: Trasformazione dei dati in una forma adatta al processo di modellazione.

Data Mining processi

  • E' un processo iterativo che prevede più fasi: Data cleaning, Data integration, Data selection, Data transformation, Data mining.

Teoria dei modelli classificativi

  • Valutazione dei modelli/pattern: ricerca di modelli crescenti che rappresentano la conoscenza, riduzione di ridondanza e visualizzazione per rendere i dati comprensibili
  • Rappresentazione della conoscenza: strumenti di visualizzazione per i risultati del data mining
  • Finalità dei modelli statistici: previsione (eventi futuri) e inferenza (deduzioni da prove e indizi)
  • Step di Machine Learning: preprocessing, scelte di complessità, model selection, valutazione, predizione/punteggio

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