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기술

회귀나무

회귀나무기술
영문명
Regression tree
출력
수치 예측값
분할 구조
조건 노드와 잎
복잡도 조절
깊이와 잎 크기 및 가지치기
회귀나무는 입력 특징에 대한 조건으로 자료를 여러 영역으로 나누고 각 잎에서 수치 목표값을 예측하는 의사결정나무다. 분할 기준과 잎의 대표값은 선택한 손실 함수에 따라 달라진다.

잎의 대표값

제곱 오차를 쓰는 기본 회귀나무는 잎에 속한 학습 목표값의 평균으로 예측한다. 절대 오차를 쓰면 중앙값이 대표값이 될 수 있다. 따라서 회귀나무라는 이름만으로 모든 경우에 평균을 쓴다고 단정해서는 안 된다. 어떤 특징에서 나눌지와 어디서 멈출지도 학습 과정의 일부다.

네 표본의 계산

입력 x가 1,2,3,4이고 목표값이 2,4,10,12라고 하자. 제곱 오차 기준으로 나누지 않으면 평균 7을 예측하고 오차 제곱 합은 68이다. x=2.5에서 나누면 왼쪽은 평균 3, 오른쪽은 평균 11을 예측한다. 오차 제곱 합은 1+1+1+1=4로 줄어든다. 이 예는 한 분할의 효과를 보여주며 최종 깊이를 정해 주지는 않는다.

영역 안의 같은 예측

같은 잎으로 들어간 입력은 기본적인 상수 잎 모형에서 같은 값을 받는다. 따라서 입력이 조금 바뀌어도 예측이 유지되다가 경계를 넘을 때 갑자기 바뀔 수 있다. 나무가 비선형 관계를 표현할 수 있다는 사실과 예측 함수가 매끄럽다는 주장은 다르다.

과적합과 외삽

분할을 지나치게 늘리면 학습 잡음까지 따라갈 수 있다. 잎의 최소 표본 수와 최대 깊이, 가지치기 강도를 별도 검증으로 정한다. 평균이나 중앙값 잎은 일반적으로 학습 영역 밖의 선형 추세를 계속 연장하지 않는다. 학습 오차 감소를 새 자료의 성능 향상으로 곧바로 해석해서는 안 된다.

관련 문서

의사결정나무 분류 / 평균 제곱 오차 / 평균 절대 오차 / 중앙값 / 과적합 / 교차 검증 / K 최근접 이웃 회귀 / 기계 학습