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轻梯度提升机算法的发展与应用 被引量:2
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作者 魏佳妹 袁书娟 +2 位作者 孔闪闪 杨爱民 赵晨颖 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第5期32-42,共11页
轻梯度提升机算法(light gradient boosting machine,LightGBM)是机器学习领域中比较强大的算法之一,LightGBM采用高效的树学习算法,以更快地训练模型,其独特的直方图分桶方法和基于梯度的单边叶子生长技术降低了内存的使用和计算成本。... 轻梯度提升机算法(light gradient boosting machine,LightGBM)是机器学习领域中比较强大的算法之一,LightGBM采用高效的树学习算法,以更快地训练模型,其独特的直方图分桶方法和基于梯度的单边叶子生长技术降低了内存的使用和计算成本。LightGBM被广泛应用于医疗、自然语言处理、金融、工业制造等领域。然而,LightGBM在高维数据处理、类别特征处理、模型解释性等方面仍面临许多挑战。目前,解决这些问题的方法主要集中在特征工程、可视化、模型混合等方面,并取得了很好的效果。介绍了决策树家族的相关算法原理和变体研究;对LightGBM的原理、优缺点进行梳理,归纳出算法所面临的挑战,并指出LightGBM未来的研究热点和难点;对LightGBM的发展进行了总结和展望。 展开更多
关键词 梯度提升机算法 决策树 集成学习 机器学习
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基于机器学习算法模型的焊接接头疲劳寿命预测 被引量:2
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作者 徐梦悦 齐红宇 +2 位作者 李少林 石多奇 杨晓光 《航空发动机》 北大核心 2025年第1期96-102,共7页
焊接接头具有非均匀的微观组织和梯度过渡的力学性能及随机分布的焊接缺陷等特征,相较于其他结构更容易产生疲劳断裂,特别是焊接接头的疲劳载荷下的强度和寿命问题已成为工程界和学术界的研究热点。为了研究焊接接头的疲劳行为,开展了... 焊接接头具有非均匀的微观组织和梯度过渡的力学性能及随机分布的焊接缺陷等特征,相较于其他结构更容易产生疲劳断裂,特别是焊接接头的疲劳载荷下的强度和寿命问题已成为工程界和学术界的研究热点。为了研究焊接接头的疲劳行为,开展了基于随机森林(RF)模型的焊接接头疲劳寿命预测模型的全新研究。通过采用RF和轻梯度提升机(LightGBM)2种不同的机器学习算法模型对焊接接头的疲劳数据集进行分析和预测,从中选择预测性能更优的机器学习模型;通过比较在不同几何形状下疲劳寿命的预测结果,评估几何形状对机器学习模型预测性能的影响;利用RF算法对输入条件进行重要度排序,分析焊接接头疲劳寿命的影响因素;通过计算模型在不同材料下的疲劳寿命结果验证机器学习模型的泛化能力。结果表明:机器学习模型对不同几何形状的焊接接头疲劳寿命的预测效果较好,且可用于预测在不同材料下的焊接接头疲劳寿命。研究结果对焊接结构的强度设计与焊接工艺参数优化等具有重要意义。 展开更多
关键词 机器学习 随机森林算法 梯度提升机算法 焊接接头 疲劳寿命 几何形状 预测模型
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基于BO-LightGBM算法的XLPE配电电缆绝缘状态评估
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作者 罗正均 叶刚 +3 位作者 周箩鱼 李涛 陈楠 张志熙 《绝缘材料》 北大核心 2025年第3期131-140,共10页
为提升电缆绝缘状态评估的精度,本文提出了一种基于贝叶斯优化(BO)算法与轻量级梯度提升机(LightGBM)算法的电缆绝缘状态评估方法。首先将数据集中所有特征进行组合,形成不同的特征子集,通过遍历所有的特征子集,找到五折交叉验证的准确... 为提升电缆绝缘状态评估的精度,本文提出了一种基于贝叶斯优化(BO)算法与轻量级梯度提升机(LightGBM)算法的电缆绝缘状态评估方法。首先将数据集中所有特征进行组合,形成不同的特征子集,通过遍历所有的特征子集,找到五折交叉验证的准确率最高所对应的特征组合,完成对输入特征的筛选。然后使用BO算法对LightGBM中的7个超参数进行寻优。最后利用本文所提出的BO-LightGBM算法完成对电缆绝缘状态的评估。结果表明:本文提出的特征子集法与主成分分析法和互信息筛选法相比能更好地提升模型表现;经过BO算法优化后,LightGBM模型的精度能得到进一步的提升,与粒子群优化算法(PSO)和遗传算法优化(GA)相比,BO算法的计算效率能在几乎相同的精度下分别提升约80%和86.9%;与其他常用机器学习算法进行对比,本文模型的相关性能指标均为最优。 展开更多
关键词 XLPE电缆 状态评估 机器学习 贝叶斯优化算法 轻量级梯度提升机算法
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基于Light-GBM算法的地震动显著持时预测模型
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作者 崔铭钊 公茂盛 +3 位作者 左占宣 赵一男 贾佳 张孔 《振动与冲击》 北大核心 2025年第16期185-192,共8页
地震动持时对地震结构反应有显著影响,因此对考虑持时效应的工程结构抗震设计和区域地震危险性分析具有重要意义。该研究提出了一种基于轻量级梯度提升机(light gradient boosting machine,Light-GBM)算法的地震动显著持时预测模型,基于... 地震动持时对地震结构反应有显著影响,因此对考虑持时效应的工程结构抗震设计和区域地震危险性分析具有重要意义。该研究提出了一种基于轻量级梯度提升机(light gradient boosting machine,Light-GBM)算法的地震动显著持时预测模型,基于NGA-West2数据库,筛选了其中15541条地震动记录并计算其显著持时,随后通过特征重要性筛选输入参数并利用贝叶斯优化方法调整模型超参数,最终构建了地震动显著持时的预测模型,并与其他传统模型和深度学习模型对比,从而对模型的准确性和鲁棒性进行验证。结果表明,所建立的地震动显著持时预测模型具有良好预测性能、极高的计算效率和通用性,结果可供地震动持时预测及地震危险性分析等工作参考。 展开更多
关键词 地震动持时 预测模型 轻量级梯度提升机(Light-GBM)算法 显著持时 机器学习
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基于混合模型的多类型机场航班过站时间预测 被引量:1
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作者 李国 王伟倩 曹卫东 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第2期633-640,F0003,共9页
为更精确地预测航班过站时间,将全国机场按照规模差异及不同地理位置所导致的客流量差异和天气差异对航班过站时间造成的不同影响进行分类,基于各类机场航班数据,构建混合轻量级梯度提升机算法(LightGBM)模型对航班过站时间分类预测。... 为更精确地预测航班过站时间,将全国机场按照规模差异及不同地理位置所导致的客流量差异和天气差异对航班过站时间造成的不同影响进行分类,基于各类机场航班数据,构建混合轻量级梯度提升机算法(LightGBM)模型对航班过站时间分类预测。引入自适应鲁棒损失函数(adaptive robust loss function,ARLF)改进LightGBM模型损失函数,降低航班数据中存在离群值的影响;通过改进的麻雀搜索算法对改进后的LightGBM模型进行参数寻优,形成混合LightGBM模型。采用全国2019年全年航班数据进行验证,实验结果验证了方法的可行性。 展开更多
关键词 多类型机场 航班过站时间预测 客流量差异 天气差异 混合轻量级梯度提升机算法模型 自适应鲁棒损失函数 离群值 麻雀搜索算法
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考虑影响因子重要性选择和土壤含水率的滑坡易发性评价
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作者 王中羽 李素敏 +1 位作者 袁利伟 乐伟鹏 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第3期211-221,共11页
在滑坡易发性评价体系中,尚未形成统一的和科学的筛选影响滑坡发育因子的标准,导致滑坡易发性评价结果的不一致性。为提高滑坡易发性评估体系的准确性,提出一种基于机器学习的考虑因子重要性选择与土壤含水率的滑坡易发性评价体系。以... 在滑坡易发性评价体系中,尚未形成统一的和科学的筛选影响滑坡发育因子的标准,导致滑坡易发性评价结果的不一致性。为提高滑坡易发性评估体系的准确性,提出一种基于机器学习的考虑因子重要性选择与土壤含水率的滑坡易发性评价体系。以云南省富民县为例,结合遥感数据、辅助数据和现场调查数据,编制滑坡历史记录;利用SAR卫星后向散射系数和从DEM中提取的地表粗糙度提取土壤含水率,通过XGBoost回归和Lasso回归模型对15个评价因子进行重要性排序,并对滑坡影响因子进行多重共线性评估,筛选出最具鉴别性的滑坡影响因子;用轻量级梯度提升机算法和随机森林模型分别在因子重要性选择前与选择后对富民县进行滑坡易发性评价。结果表明,土壤含水率因子对滑坡发育有较大影响;经过因子重要性选择后的滑坡易发性评价结果准确性更高;轻量级梯度提升机算法模型在评估中表现出优越的评估性能(AUC=0.91),表明LightGBM模型可以较好地应用在滑坡易发性评价中。本研究着重讨论了因子重要性选择对滑坡易发性评价体系的影响,并有效地将面状土壤含水率因子纳入滑坡影响因子中,提高了易发性评价结果的精确性和可靠性,为预防滑坡灾害提供新思路。 展开更多
关键词 机器学习 轻量级梯度提升机算法 土壤含水率 滑坡易发性 地质灾害
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基于稀疏采样传播数据和决策树算法的蒸发波导反演
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作者 黄凯岭 王安琪 +2 位作者 赵强 郭相明 杨利霞 《微波学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期78-82,94,共6页
蒸发波导的超视距传播特性是影响海上无线电系统性能的重要因素,准确预测蒸发波导是进行系统评估的基础。文中提出一种基于稀疏采样传播数据和决策树轻量梯度提升机(Light Gradient Boosting Machine,LightGBM)算法的蒸发波导反演方法... 蒸发波导的超视距传播特性是影响海上无线电系统性能的重要因素,准确预测蒸发波导是进行系统评估的基础。文中提出一种基于稀疏采样传播数据和决策树轻量梯度提升机(Light Gradient Boosting Machine,LightGBM)算法的蒸发波导反演方法。首先,采用抛物方程方法仿真得到稀疏采样传播数据并构建训练集和测试集;其次,使用决策树LightGBM算法搭建反演模型,通过不断调参改进模型的精度以达到较高的反演准确度;最后,调用训练好的LightGBM模型进行蒸发波导反演,并对反演结果的概率分布进行了分析。结果表明,基于稀疏采样传播数据的蒸发波导反演方法能够有效且快速地实现蒸发波导反演,为海上蒸发波导预测提供了一种新途径。 展开更多
关键词 蒸发波导反演 传播数据 决策树 轻量梯度提升机算法 抛物方程
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基于K-shell的城际轨道网络关键节点识别研究 被引量:4
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作者 刘星雨 刘杰 +1 位作者 王喆 黎浩东 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期181-190,共10页
针对城际轨道交通网络中关键节点较难识别的问题,对网络节点分析方法进行研究.基于K-shell分层法,结合邻居节点的影响以及动静态网络指标,建立了关键节点识别的Ks^(+)法.该模型综合考虑节点度、节点最短路径等静态物理指标与枢纽客流量... 针对城际轨道交通网络中关键节点较难识别的问题,对网络节点分析方法进行研究.基于K-shell分层法,结合邻居节点的影响以及动静态网络指标,建立了关键节点识别的Ks^(+)法.该模型综合考虑节点度、节点最短路径等静态物理指标与枢纽客流量、运营强度等动态运营指标,计算节点的综合评价值.通过K-shell分层算法评估节点的全局核心位置,结合邻居节点的影响力评估节点的局部重要性,最终计算节点k_(s)^(+)值以衡量其在网络中的影响力.利用传染病(Susceptible-Infectious-Recvered,SIR)模型与长三角轨道网络数据为实例,检测了算法的有效性.研究结果表明:识别出的关键节点与城市影响力基本一致,如前4个节点均是长三角地区的直辖市节点和省会城市节点;准确识别了网络中的核心节点与非核心节点,并将线路更重要、客流更多的核心节点排在前列;Ks^(+)识别出的关键节点在SIR仿真中传播速率较其他算法快1~3次迭代,客流损失峰值增加7%. 展开更多
关键词 铁路运输 关键节点 Ks^(+)算法 复杂轨道网络 梯度提升机算法
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融合生成对抗网络和难例挖掘的产品质量预测模型 被引量:1
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作者 李剑锋 柏雪 +3 位作者 赵春财 钱朋超 王洪涛 徐伟风 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期3698-3707,共10页
针对连续性工业生产特点,重点关注类别不平衡造成的不合格样本召回率低问题。为了从高维数据提取有效特征,结合one class F-score和最小冗余最大相关性在特征提取方面的优势,有效降低特征维度并提取有价值特征;利用Wasserstein生成对抗... 针对连续性工业生产特点,重点关注类别不平衡造成的不合格样本召回率低问题。为了从高维数据提取有效特征,结合one class F-score和最小冗余最大相关性在特征提取方面的优势,有效降低特征维度并提取有价值特征;利用Wasserstein生成对抗网络(WGAN)方法扩增不合格样本数量;通过类别权重优化Focal Loss函数以提高困难样本识别率;通过轻量级梯度提升机算法结合阈值移动策略,构建基于WGAN数据增强和难例挖掘技术的质量预测模型(WGAN_Focal Loss_LGB(TM))。将所提模型应用于开源SECOM数据集,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 高维数据 Wasserstein生成式对抗网络 Focal Loss函数 难例挖掘 轻量级梯度提升机算法 阈值移动 产品质量预测
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不平衡数据驱动的山区公路货车移动遮断险态跟驰行为识别模型 被引量:1
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作者 戢晓峰 薛唯 +2 位作者 卢梦媛 覃文文 李太峰 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3015-3027,共13页
为识别山区双车道公路货车移动遮断下的小客车险态跟驰行为,基于无人机拍摄和视频轨迹提取技术提取车辆轨迹,利用人工少数类过采样法(Synthetic Minority Oversampling Technique,SMOTE)对不平衡轨迹数据过采样,并对驾驶行为聚类分析,... 为识别山区双车道公路货车移动遮断下的小客车险态跟驰行为,基于无人机拍摄和视频轨迹提取技术提取车辆轨迹,利用人工少数类过采样法(Synthetic Minority Oversampling Technique,SMOTE)对不平衡轨迹数据过采样,并对驾驶行为聚类分析,将跟驰行为标定为危险和安全两种类别;依据紧迫跟驰、偏移过大和车速变化大三种险态跟驰行为诱因,确定险态跟驰行为风险测度(Measure of Driving Risk,MOR),包括碰撞时间倒数、相对横向偏移量和速度变异系数,并将MOR和聚类标定标签作为识别模型输入变量;通过轻量梯度提升机(Light Gradient Boosting Machine,LGBM)建立险态跟驰行为识别模型,再通过支持向量机(Support Vector Machines,SVM)、随机森林(Random Forest,RF)和自适应增强(Adaptive Boosting,AdaBoost)算法验证模型的有效性。以云南省某山区双车道公路为例进行试验,共提取543对小客车跟驰货车轨迹数据,数据预处理后筛选出467对有效跟驰数据;经过采样处理和聚类标定,结果表明:小客车跟驰货车时,超三成小客车处于险态跟驰状态;险态跟驰行为直道和弯道识别模型的精确率分别达95.49%和95.48%,其中LGBM表现最稳定,而RF和AdaBoost的稳定性较差且精确率不高。基于LGBM的险态跟驰行为识别模型具有较高的准确率和稳定性,在车路协同和自动驾驶等领域有应用前景。 展开更多
关键词 安全工程 险态跟驰行为识别 轻量梯度提升机(LGBM)算法 山区双车道公路 不平衡数据
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