SVM バイナリ学習器を使用する誤り訂正出力符号 (ECOC) モデルに学習をさせ、このモデルのコーダー コンフィギュアラーを作成します。コーダー コンフィギュアラーのプロパティを使用して、ECOC モデルのパラメーターのコーダー属性を指定します。コーダー コンフィギュアラーのオブジェクト関数を使用して、新しい予測子データについてラベルを予測する C コードを生成します。その後、異なる設定を使用してモデルに再学習をさせ、コードを再生成せずに、生成されたコードのパラメーターを更新します。
モデルの学習
フィッシャーのアヤメのデータ セットを読み込みます。
ガウス カーネル関数を使用し、予測子データを標準化する、SVM バイナリ学習器テンプレートを作成します。
テンプレート t を使用して、マルチクラス ECOC モデルに学習をさせます。
Mdl は、ClassificationECOC オブジェクトです。
コーダー コンフィギュアラーの作成
learnerCoderConfigurer を使用して、ClassificationECOC モデルについてコーダー コンフィギュアラーを作成します。予測子データ X を指定します。関数 learnerCoderConfigurer は、入力 X を使用して、関数 predict の入力のコーダー属性を設定します。また、出力の個数を 2 に設定して、生成されるコードが関数predictの最初の 2 つの出力 (予測されたラベルと符号を反転した平均バイナリ損失) を返すようにします。
configurer =
ClassificationECOCCoderConfigurer with properties:
Update Inputs:
BinaryLearners: [1x1 ClassificationSVMCoderConfigurer]
Prior: [1x1 LearnerCoderInput]
Cost: [1x1 LearnerCoderInput]
Predict Inputs:
X: [1x1 LearnerCoderInput]
Code Generation Parameters:
NumOutputs: 2
OutputFileName: 'ClassificationECOCModel'
configurer は、ClassificationECOC オブジェクトのコーダー コンフィギュアラーである ClassificationECOCCoderConfigurer オブジェクトです。表示には、predict と update の調整可能な入力引数 X、BinaryLearners、Prior および Cost が示されています。
パラメーターのコーダー属性の指定
predict の引数 (予測子データと名前と値のペアの引数 'Decoding' および 'BinaryLoss') と update の引数 (SVM 学習器のサポート ベクター) のコーダー属性を指定して、生成されるコードでこれらの引数を predict と update の入力引数として使用できるようにします。
はじめに、生成されたコードが任意の個数の観測値を受け入れるように、X のコーダー属性を指定します。属性 SizeVector および VariableDimensions を変更します。属性 SizeVector は、予測子データのサイズの上限を指定し、属性 VariableDimensions は、予測子データの各次元が可変サイズと固定サイズのどちらであるかを指定します。
1 番目の次元のサイズは、観測値の個数です。このケースでは、サイズの上限が Inf であり、サイズが可変、つまり X の観測値の個数が任意であることを指定します。この指定は、コードを生成するときに観測値の個数が不明である場合に便利です。
2 番目の次元のサイズは、予測子変数の個数です。この値は、機械学習モデルに対して固定しなければなりません。X には 4 つの予測子が含まれているので、SizeVector 属性の 2 番目の値は 4、VariableDimensions 属性の 2 番目の値は false でなければなりません。
次に、生成されるコードで名前と値のペアの引数 'BinaryLoss' および 'Decoding' を使用するように、BinaryLoss と Decoding のコーダー属性を変更します。BinaryLoss のコーダー属性を表示します。
ans =
EnumeratedInput with properties:
Value: 'hinge'
SelectedOption: 'Built-in'
BuiltInOptions: {'hamming' 'linear' 'quadratic' 'exponential' 'binodeviance' 'hinge' 'logit'}
IsConstant: 1
Tunability: 0
生成されるコードで既定以外の値を使用するには、コードを生成する前に値を指定しなければなりません。BinaryLoss の Value 属性として 'exponential' を指定します。
ans =
EnumeratedInput with properties:
Value: 'exponential'
SelectedOption: 'Built-in'
BuiltInOptions: {'hamming' 'linear' 'quadratic' 'exponential' 'binodeviance' 'hinge' 'logit'}
IsConstant: 1
Tunability: 1
Tunability が false (logical 0) である場合に属性値を変更すると、Tunability は true (logical 1) に設定されます。
Decoding のコーダー属性を表示します。
ans =
EnumeratedInput with properties:
Value: 'lossweighted'
SelectedOption: 'Built-in'
BuiltInOptions: {'lossweighted' 'lossbased'}
IsConstant: 1
Tunability: 0
生成されるコードで BuiltInOptions の利用可能なすべての値を使用できるようにするため、Decoding の IsConstant 属性として false を指定します。
ans =
EnumeratedInput with properties:
Value: [1x1 LearnerCoderInput]
SelectedOption: 'NonConstant'
BuiltInOptions: {'lossweighted' 'lossbased'}
IsConstant: 0
Tunability: 1
Decoding の Value 属性が LearnerCoderInput オブジェクトに変更されるので、'lossweighted' と 'lossbased' の両方を 'Decoding' の値として使用できます。また、SelectedOption が 'NonConstant' に、Tunability が true に設定されます。
最後に、BinaryLearners の SupportVectors のコーダー属性を変更します。SupportVectors のコーダー属性を表示します。
ans =
LearnerCoderInput with properties:
SizeVector: [54 4]
VariableDimensions: [1 0]
DataType: 'double'
Tunability: 1
各学習器でサポート ベクターの個数が異なるので、VariableDimensions の既定値は [true false] です。新しいデータまたは異なる設定を使用して ECOC モデルに再学習をさせた場合、SVM 学習器のサポート ベクターの個数が変化する可能性があります。したがって、サポート ベクターの個数の上限を増やします。
SizeVector attribute for Alpha has been modified to satisfy configuration constraints.
SizeVector attribute for SupportVectorLabels has been modified to satisfy configuration constraints.
SupportVectors のコーダー属性が変更されると、Alpha および SupportVectorLabels のコーダー属性が構成の制約を満たすように変更されます。あるパラメーターのコーダー属性の変更によって構成の制約を満たすために他の従属パラメーターの変更が必要になる場合、従属パラメーターのコーダー属性は変更されます。
コーダー コンフィギュアラーを表示します。
configurer =
ClassificationECOCCoderConfigurer with properties:
Update Inputs:
BinaryLearners: [1x1 ClassificationSVMCoderConfigurer]
Prior: [1x1 LearnerCoderInput]
Cost: [1x1 LearnerCoderInput]
Predict Inputs:
X: [1x1 LearnerCoderInput]
BinaryLoss: [1x1 EnumeratedInput]
Decoding: [1x1 EnumeratedInput]
Code Generation Parameters:
NumOutputs: 2
OutputFileName: 'ClassificationECOCModel'
BinaryLoss と Decoding も表示に含まれるようになりました。
コードの生成
C/C++ コードを生成するには、適切に設定されている C/C++ コンパイラにアクセスできなければなりません。MATLAB Coder は、サポートされているインストール済みのコンパイラを探して使用します。mex -setup を使用すると、既定のコンパイラを表示および変更できます。詳細は、既定のコンパイラの変更を参照してください。
ECOC 分類モデル (Mdl) の関数 predict および update のコードを生成します。
generateCode creates these files in output folder:
'initialize.m', 'predict.m', 'update.m', 'ClassificationECOCModel.mat'
Code generation successful.
関数 generateCode は、以下の処理を実行します。
コードを生成するために必要な MATLAB ファイルを生成する。これには、Mdl の関数 predict および update にそれぞれ対応する 2 つのエントリポイント関数 predict.m および update.m が含まれます。
2 つのエントリポイント関数に対して、ClassificationECOCModel という名前の MEX 関数を作成する。
MEX 関数のコードを codegen\mex\ClassificationECOCModel フォルダーに作成する。
MEX 関数を現在のフォルダーにコピーする。
生成されたコードの確認
予測子データを渡して、Mdl の関数 predict と MEX 関数の関数 predict が同じラベルを返すかどうかを確認します。複数のエントリポイントがある MEX 関数内のエントリポイント関数を呼び出すため、1 番目の入力引数として関数名を指定します。コードを生成する前に IsConstant 属性を変更して 'Decoding' を調整可能な入力引数として指定したので、'lossweighted' は 'Decoding' の既定値ですが、MEX 関数を呼び出すときにも同じ指定を行う必要があります。
isequalを使用して、label と label_mex を比較します。
すべての入力が等しい場合、isequal は logical 1 (true) を返します。この比較により、同じラベルを Mdl の関数 predict と MEX 関数の関数 predict が返すことを確認します。
NegLoss と比較すると、NegLoss_mex には丸めによる差が含まれている可能性があります。このケースでは、小さい誤差を許容して NegLoss_mex と NegLoss を比較します。
ans =
0x1 empty double column vector
この比較により、許容誤差 1e–8 内で NegLoss と NegLoss_mex が等しいことを確認します。
モデルの再学習と生成コード内のパラメーターの更新
異なる設定を使用してモデルに再学習をさせます。ヒューリスティック手法を使用して適切なスケール係数が選択されるようにするため、'KernelScale' として 'auto' を指定します。
validatedUpdateInputs を使用して、更新するパラメーターを抽出します。この関数は、retrainedMdl 内の修正されたモデル パラメーターを判別し、修正されたパラメーター値がパラメーターのコーダー属性を満たすかどうかを検証します。
生成されたコード内のパラメーターを更新します。
生成されたコードの確認
retrainedMdl の関数 predict の出力と、更新した MEX 関数の関数 predict の出力を比較します。
ans =
0x1 empty double column vector
この比較により、label と label_mex が等しく、NegLoss と NegLoss_mex が許容誤差内で等しいことが確認されます。
