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机器学习中对传染病的数学建模和多元模型的简述

爱做梦的老巫婆 2022-04-24 阅读 75
模型假设的方法
  • 数据可视化建模;
  • 数学建模;

数据可视化建模

  • 在数据分析中被称作:探索性数据分析;
  • 高尔顿的身高回归定律;

数学建模

  • 最直接最科学的建模方法;
对传染病传播的数学建模
  • 参数
    • 地区总人口为N(已知常数)
    • 易感人群(Susceptible),记作:S或者S(t);
    • 感染人群(Infectious),记作:I或者I(t);
    • 康复人群(Recovered),记作:R或者R(t);
  • 则有以下数据关系:
    • S = N - I
    • I(t) = di/dt = β(I/N)S - γI
      • 该式表示每天新增的感染人数;
      • β:未知参数;与(I/N)的乘积为易感人群的感染几率;
      • γ:未知参数;为感染人群的康复几率;
  • 两式联立求解得I(t)的表达式:
    • I(0)表示初始感染人数;
  • 将收集到的该地区一段时间逐日数据报表作为输入数据,对该模型进行训练,得到最优数据β*和γ*,使用最小二乘法求解;

多元模型

  • 含有一个以上自变量的函数就可以称为多元函数,由多元函数表示的模型就称为多元模型;
  • 一般由列向量表示,x = (x_1, x_2, x_3, 1)^t,称为特征向量;
  • 同样对于系数,ω = (ω_1, ω_2, ω_3, b)^t;
  • f(x) = ω . x = ω^t x = ω_1 x_1 + ω_2 x_2 + ω_3 x_3 + b
以房价预测模型为例;
  • 在原有基础上引入房龄、地段等对房价的影响;
  • 在机器学习中对面积、房龄、地段等被直接观察测到的原始数据称之为描述房屋属性的特征,或者房价模型的输入
  • 房价这类无法被直接观测到的,由特征数据预测得到的,被称为预测目标,或者是输出
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