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美林?jǐn)?shù)據(jù)技術(shù)股份有限公司（簡稱：美林?jǐn)?shù)據(jù)，NEEQ：831546）是國內(nèi)知名的數(shù)據(jù)治理和數(shù)據(jù)分析服務(wù)提供商。

大話數(shù)據(jù)挖掘之預(yù)測分析

2021-02-23 16:00:53 次
某985高校管理學(xué)院第五屆EMBA班的《數(shù)據(jù)挖掘及其應(yīng)用》課程上。
這一節(jié)要講預(yù)測，學(xué)員們興趣盎然，早早地來到教室。
徐教授健步走上講臺：“今天我們一起學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)挖掘的預(yù)測方法。”
他的話剛一停頓，就被馬處長打斷了：“徐老師，稅務(wù)局的姚局長一直研究周易預(yù)測，整天給我們叨叨他料事如神，數(shù)據(jù)挖掘預(yù)測與周易預(yù)測有什么不同，哪個更厲害？”
沒有想到課堂上會有人提出這樣的問題，徐教授靈機(jī)一動說：“姚局長，那你就先給大家以最精辟的語言介紹一下周易預(yù)測吧！”
姚局長站起來，撓著頭：“其實周易預(yù)測也是一門科學(xué)，馬處長、李部長這些人不懂還妄加評論，老是批判我。徐老師，您給了我機(jī)會，我得給周易預(yù)測正名！”
姚局長越說越激動，徐教授示意他坐下慢慢說。
“周易是建立在陰陽二元論基礎(chǔ)上，對天地萬物進(jìn)行性狀歸類（天干地支五行論），精確到可以對事物的未來發(fā)展做出較為準(zhǔn)確的預(yù)測。周易靈驗的預(yù)測，千百年來流傳不息，充分證明其具有強(qiáng)大生命力。其實世俗對周易一直存有誤解，比如從迷信的角度去解讀它。歷史上有許多學(xué)者為其正名，他們認(rèn)為周易理論依據(jù)的是萬事萬物的相似性、關(guān)聯(lián)性和全息性原理。這三個原理已被現(xiàn)代科學(xué)所證實，希望人人都能理解，千萬不要挖苦諷刺。”姚局長一邊說，一邊向馬處長和李部長投去挑戰(zhàn)的目光。
徐教授發(fā)現(xiàn)馬處長準(zhǔn)備站起來反擊，急忙以手勢示意他坐下。“其實自古以來，確實有太多的偽周易玷污了科學(xué)的周易。姚局長和馬處長實際上都是科學(xué)周易陣線的斗士，但你倆卻內(nèi)訌起來了！”
馬處長馬上反應(yīng)了過來：“說來也是，姚局長高舉科學(xué)周易的大旗，我扛著反擊偽科學(xué)周易的旗幟，我們本該就是一家人！”說著，馬處長將手伸向了姚局長。
這時，姚局長又站了起來，大膽地講到：“實際上，我們要辯證的看待周易，要以批判繼承的觀點對待周易。周易在一定程度上揭示和描述了宇宙萬事萬物運(yùn)動變化發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律。如果萬事萬物不存在相似性、關(guān)聯(lián)性和全息性，周易預(yù)測就是不可能的。全息性是周易預(yù)測所依據(jù)的又一重要原理，科學(xué)已經(jīng)證明了全息性的存在。”
李部長也搭上了話：“是的，美國科學(xué)家做過這樣的實驗，用一架特制的全息照相機(jī)對一顆樹苗進(jìn)行拍照，拍到了一顆大樹的照片，后來這顆樹苗長大以后正好和這顆大樹的照片相吻合。”
聽到李部長也開始支持他了，姚局長更起勁了：“考古工作者對一顆牙齒進(jìn)行化驗，得出了古人的身高等許多數(shù)據(jù)。法醫(yī)工作者對一根毛發(fā)進(jìn)行化驗，得出了死者或者罪犯的許多特征。這說明事物的某一局部包含了其整體的信息。這就是現(xiàn)代科技所證實了的全息論。所以其預(yù)測的理論根據(jù)是科學(xué)的，幾千年的實踐檢驗已經(jīng)證明了這點。”
用余光掃瞄了瞄同排的專注傾聽的學(xué)員后，姚局長受到鼓舞，接著說：“可是現(xiàn)在有人硬要把周易預(yù)測說成是迷信，那是既不懂周易又不懂科學(xué)的表現(xiàn)，是很淺薄的，還有人認(rèn)為周易很神秘，科學(xué)解釋不通，這也是不懂科學(xué)的表現(xiàn)。周易本身是科學(xué)，古老的周易與現(xiàn)代科學(xué)是相通的，是血脈相承的。”
姚部長的一到段話，激起了全班一陣熱烈的掌聲，結(jié)束了EMBA班自開學(xué)以來對周易的激戰(zhàn)。
徐老師覺得是引進(jìn)數(shù)據(jù)挖掘的預(yù)測概念的時候了，于是說：“數(shù)據(jù)挖掘的預(yù)測是周易預(yù)測的繼承與發(fā)展。周易預(yù)測首先要了解事物的屬性即狀態(tài)信息，在利用以往已經(jīng)獲得的事物間的相似性和關(guān)聯(lián)性，對事物的未來狀況作出判斷。實際上這種相似性和關(guān)聯(lián)性就是對歷史事件的學(xué)習(xí)而積累的經(jīng)驗。而數(shù)據(jù)挖掘預(yù)測則是通過對反映了事物輸入與輸出之間的關(guān)聯(lián)性即內(nèi)在規(guī)律的歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，得到預(yù)測模型，再利用該模型對未來數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測的過程。”
馬處長對徐教授所講的內(nèi)容感到疑惑不解，大聲請求道：“徐老師，您講的太深奧了，能不能再具體地描述描述數(shù)據(jù)挖掘預(yù)測的過程？”
徐教授將PPT翻到新的一頁，說道：“數(shù)據(jù)挖掘預(yù)測的基本原理是黑箱子模型，即將事物輸入與輸出之間的關(guān)系不管其多么復(fù)雜，均當(dāng)做一個黑箱子，以往的輸入、輸出數(shù)據(jù)是這個黑箱子內(nèi)復(fù)雜規(guī)律的反映。通過數(shù)據(jù)挖掘的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，建立黑箱子模型來預(yù)測未來的輸入數(shù)據(jù)所對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)。”

預(yù)測方法

“慢點慢點，徐老師，什么是機(jī)器學(xué)習(xí)？”馬處長撲捉道了一個新名詞，急忙問道。
徐教授早已預(yù)料到有人會問這樣的問題，不緊不慢的說道：“假定事物的輸入、輸出之間存在一種函數(shù)關(guān)系y=f(x,β),其中是待定參數(shù)，y=f(x,β)稱為學(xué)習(xí)機(jī)器。通過數(shù)據(jù)建模，由歷史輸入輸出數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)得到參數(shù)β，就確定了的具體表達(dá)形式y(tǒng)=f(x,β)，于是便可以對新的預(yù)測了。這樣的過程稱為機(jī)器學(xué)習(xí)。”
“徐老師，我只聽說過數(shù)學(xué)建模，您剛才提到數(shù)據(jù)建模是什么意思？”姚部長也提出了一個問題。
“數(shù)據(jù)建模就是基于數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型，它是相對于基于物理、化學(xué)和其他專業(yè)基本原理建立數(shù)學(xué)模型即機(jī)理建模而言的。對于預(yù)測來說，如果所研究的對象有明晰的機(jī)理，可以依其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，這當(dāng)然是最好的選擇。但是，我們經(jīng)常會遇到很多實際問題，如社會學(xué)問題、金融問題、復(fù)雜工業(yè)過程問題和生物醫(yī)學(xué)問題等等，不好以某種機(jī)理來描述，從而無法進(jìn)行機(jī)理建模。如果積累有足夠的歷史數(shù)據(jù)，這時，數(shù)據(jù)建模就可大顯身手了。”
受徐教授的啟發(fā)，學(xué)員們紛紛談?wù)撈浔拘袠I(yè)的情況。
李部長深有感觸地說：“冶金工業(yè)是極其復(fù)雜的流程化生產(chǎn)過程，各個工序?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量都有影響，尤其是產(chǎn)品表觀質(zhì)量問題如冷軋板重皮、夾雜、側(cè)翻和硅鋼縱條紋等缺陷根本無法建立機(jī)理模型。不過，冶金生產(chǎn)自動化程度很高，數(shù)據(jù)積累非常豐富，數(shù)據(jù)建模提供了良好的基礎(chǔ)。”
李部長的話也引起了馬處長的共鳴：“在我們電力行業(yè)，設(shè)備狀態(tài)及壽命評估、負(fù)荷預(yù)測、電力暫態(tài)穩(wěn)定性性分析、電力系統(tǒng)規(guī)劃等諸多問題都難于進(jìn)行機(jī)理建模，機(jī)器學(xué)習(xí)可以發(fā)揮重大作用了。”
鐵路局的高副局長也開了口：“在我們鐵路部門，高鐵的軌道檢測、交通流量預(yù)測、鐵路票價制定、調(diào)度優(yōu)化等等，均可以用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法解決啦！”
稅務(wù)局趙局長也忍不住了：“好啊，稅務(wù)稽查也有數(shù)據(jù)挖掘這把利器了！”
航天研究院的黃主任接著說：“說起機(jī)器學(xué)習(xí)，我這里有個非常典型的實例跟大家分享，就是關(guān)于勞動定額的預(yù)測。以某飛機(jī)零部件生產(chǎn)加工為例，通過分析歷史數(shù)據(jù)中的加工寬度、加工直徑、加工深度和勞動定額之間的關(guān)系，最終建立起各加工尺寸和勞動定額的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸預(yù)測模型。經(jīng)過對模型的效果分析評估，我們將此模型固化應(yīng)用在實際生產(chǎn)中幾個月后，發(fā)現(xiàn)此模型預(yù)測準(zhǔn)確率高達(dá)99.21%，幫助企業(yè)節(jié)省了大量的收集數(shù)據(jù)的經(jīng)濟(jì)和時間成本。更具現(xiàn)實意義的是，將得到的勞動定額制度在企業(yè)的生產(chǎn)中組織貫徹，并采取有關(guān)的技術(shù)組織措施，如競賽、技術(shù)培訓(xùn)、動作分析、定額考核等，能幫助職工達(dá)到和不斷突破現(xiàn)行勞動定額。根據(jù)職工完成定額的情況進(jìn)行分析，管理者亦能發(fā)現(xiàn)定額管理中存在的問題加以解決。”
工行的張行長顯得非常平靜，慢條斯理地說：“其實，我們已經(jīng)開始嘗試?yán)脵C(jī)器學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行信用評價、貸款風(fēng)險評估和反洗錢等工作，希望徐教授和其他學(xué)員不吝指教。”
移動公司梁總顯得有點得意，喜形于色地說：“我們公司兩年前就開始應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘解決電信業(yè)面臨最緊迫的四大問題：市場分群、精確營銷、新業(yè)務(wù)響應(yīng)和客戶流失分析等。這四大問題最本質(zhì)的還是預(yù)測問題，我們已經(jīng)總結(jié)出了比較成功的解決方案，有機(jī)會邀請徐教授給我們指導(dǎo)指導(dǎo)。”
……
“好的，大家都講了很多了。預(yù)測未來趨勢和行為，使得行動目標(biāo)更具有前瞻性，并作出具有知識驅(qū)動的決策，是每一個行業(yè)的共同希望，但愿數(shù)據(jù)挖掘的機(jī)器學(xué)習(xí)方法能使大家以后的工作如虎添翼。”徐教授總結(jié)道。
馬處長估計徐教授下面要講具體的機(jī)器學(xué)習(xí)方法了，急忙建議說：“徐老師，機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)模型和求解算法很多，而且新方法層出不窮，在應(yīng)用中讓人難以選擇，您就給我們講解一些實用而先進(jìn)的方法吧。”
徐教授沒有對答馬處長的話，輕輕的點了一下鼠標(biāo)，幾種典型的機(jī)器學(xué)習(xí)方法在屏幕上躍然而入。
  • 決策樹方法
  • 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
  • 支撐向量機(jī)
  • 正則化方法
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