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기술

랜덤 포레스트 분류

랜덤 포레스트 분류기술
영문명
Random forest classification
구성
여러 의사결정나무
무작위성
표본 추출과 특징 후보 선택
주요 설정
나무 수와 각 나무의 복잡도
랜덤 포레스트 분류는 무작위성을 넣어 학습한 여러 의사결정나무의 예측을 결합하는 방법이다. 표본 재추출과 분할 후보 특징의 무작위 선택으로 나무들을 다르게 만들고, 여러 결과를 모아 단일 나무의 불안정성을 줄이려 한다.

서로 다른 나무 만들기

대표적인 방식은 원자료에서 중복을 허용해 표본을 뽑아 각 나무를 학습한다. 분할할 때에도 모든 특징 대신 무작위로 고른 후보들을 비교할 수 있다. 모든 나무가 완전히 독립이 되는 것은 아니지만 같은 자료와 조건으로 똑같은 나무만 만드는 상황을 줄인다.

확률 평균의 예

어떤 입력에 대해 세 나무가 범주 A의 확률을 0.6, 0.6, 0.1로 예측했다고 하자. 범주별 확률을 평균하는 결합 방식이면 A의 최종 값은 1.3/3, 약 0.433이다. 두 범주 문제에서 B는 약 0.567이므로 B를 고른다. 각 나무의 최종 범주만 세면 A가 두 표지만, 확률 평균 방식의 결과는 다를 수 있다.

결합이 돕는 조건

나무들의 오류가 완전히 같지 않으면 결합으로 우연한 변동을 줄일 여지가 있다. 그러나 같은 방향의 편향이나 자료 오류까지 자동으로 없어지지는 않는다. 나무 수를 늘려도 깊이, 잎의 크기, 특징 후보 수가 부적절하면 원하는 성능을 보장할 수 없다. 계산 시간과 저장 비용도 함께 늘 수 있다.

평가와 해석

중복 추출을 쓸 때 각 나무의 학습에 뽑히지 않은 표본으로 별도 예측을 모아 평가할 수 있다. 이 평가도 시간 순서나 그룹 의존성을 저절로 해결하지는 않는다. 최종 검증 설계는 자료 구조에 맞춰야 한다. 중요도가 높게 나온 특징이 원인이라는 결론을 내리기보다 별도 분석과 순열 중요도 등을 함께 살핀다.

관련 문서

의사결정나무 분류 / 순열 중요도 / 그룹 교차 검증 / 시계열 교차 검증 / 과적합 / 확률 / 기계 학습