从决策树到因果森林:树模型、随机森林与可解释机器学习的完整学习路线
传统统计模型太简单,深度学习又看不懂。随机森林刚好卡在中间——能预测,也能解释。
从基础CART讲起,带你掌握随机森林全套建模流程,再往深走六个方向:可解释AI(SHAP)、异常检测(孤立森林)、极值建模(分位数RF)、不确定性量化(BART)、因果推断(因果RF)、空间异质性(地理加权RF)。
学完你会发现,随机森林不只是个预测工具,更是拆解复杂系统的显微镜。
专题一、树模型基石-从决策规则到可解释智能的起点
1、数据类型与面临问题的识别
2、分类回归树及随机森林的能够解决的问题:预测与可解释性
3、分类回归树模型的构建
4、分类回归树模型推广:装袋树、袋外误差
案例一:经典论文解析,问题类型识别
案例二:用分类回归树预测臭氧浓度
案例三:装袋树模型下黑臭水体的分类
专题二、标准随机森林全过程构建稳健、可发表的预测模型
1、随机森林理论
2、数据预处理:缺失值插补、异常值识别以及时间序列的处理
3、随机森林超参数调优
4、分类与回归问题性能评估
案例四:臭氧浓度的随机森林预测
案例五:遥感下土地利用的随机森林分类
案例六:基于基因的患病几率预测
专题三、随机森林的可解释机器学习(XAI)
1、变量重要性与选择方法:置换法及其指标
2、基于博弈论的指标:SHAP,Conditional SHAP,KernelSHAP, DynamicSHAP等
3、对重要性指标误用的讨论
案例七:河道黑臭的重要影响因素
案例八:PM10的分区局部影响因素
专题四、异常值处理与分位关联
1、异常值识别的传统方法
2、孤立森林的基本原理
3、孤立森林的实现
4、不同的相关关系:分位数随机森林
案例九:蓝藻爆发的异常点识别
专题五、预测的不确定性与极端值估计
1、置信区间以及为什么需要置信区间
2、分位数回归的基本原理
3、分位数随机森林
4、树的贝叶斯模型:贝叶斯可加回归树
案例十:叶绿素A与营养物质极值相关性
案例十一:用贝叶斯可加回归树预测混凝土抗压强度及其不确定性
专题六、异质性处理效应的随机森林解法
1、因果效应潜在结果框架
2、条件平均处理效应
3、异质性效应估计:因果随机森林
案例十二:禁排政策对湖泊水质不同区域的因果分析
专题七、地理加权随机森林空间异质性建模
1、空间异质性:空间不是全局同质的
2、地理加权模型基础
3、局部样本构建与自适应带宽的选择
4、地理加权随机森林
案例十三:PM10城市不同区域的效应分析
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