1、基于深度学习的离群值输入向量原理及流程

基于深度学习的离群值检测的输入向量原理是通过神经网络模型对数据进行学习和表示，在该表示中探测异常样本。其流程大致如下：

1. 数据预处理：将数据进行归一化处理，确保神经网络模型能够更好地学习数据特征。

2. 构建神经网络模型：设计一个适合离群值检测的深度学习模型，一般采用自编码器（Autoencoder）或者生成对抗网络（GAN）等结构。

3. 训练模型：使用经过预处理的数据训练神经网络模型，在训练过程中模型会学习出正常数据的特征表示。

4. 异常检测：使用训练好的模型对新的数据进行预测，根据预测结果判断是否为离群值。

5. 调整模型：根据检测结果对模型进行调整，使其更准确地检测出离群值。

6. 应用场景：将模型应用于实际场景中进行离群值检测，保障数据的安全性和稳定性。

通过深度学习的方式进行离群值检测，可以更好地捕捉数据中的复杂规律和特征，提高检测的准确性和效率。同时，可以应用于各种领域的离群值检测任务，如金融风控、网络安全等。

2、 基于深度学习的离群值输入向量说明

方案：2 输入硬限制神经元被训练为将 5 个输入向量分类为两个类别。

基于深度学习的离群值输入向量是指使用深度学习模型对数据集中的输入向量进行处理，以便识别和检测其中的异常值或离群值。在深度学习领域，常用的模型包括神经网络、Autoencoder、GAN等，这些模型可以学习数据的复杂特征，并识别与正常数据模式显著不同的数据点。

当我们将输入数据向量输入到深度学习模型中时，该模型会通过多层神经网络进行训练，学习数据的特征表示。通过对模型进行训练和评估，我们可以获得一个能够识别离群值的模型，以及对某个输入向量是否为离群值的预测结果。

在深度学习的离群值检测中，通常会使用离群值分数（Outlier Score）来表示某个数据点是离群值的程度，这个分数可以基于模型的输出或者预测误差等指标得到。通过设定合适的阈值，我们可以将离群值筛选出来，并对其进行进一步的分析和处理。

总的来说，基于深度学习的离群值输入向量可以帮助我们在大规模数据集中高效地发现异常值，提升数据质量和分析效果。同时，深度学习模型具有较强的适应性和泛化能力，可以处理复杂、高维的数据，为离群值检测提供更精确的结果。

3、输入参数

说明：由于 1 个输入向量比所有其他向量大得多，因此训练需要很长时间
X 中的五个列向量中的每一个都定义了一个二元素输入向量，行向量 T 定义了向量的目标类别

 代码

X = [-0.5 -0.5 +0.3 -0.1 -40; -0.5 +0.5 -0.5 +1.0 50];
T = [1 1 0 0 1];
figure(1)
plotpv(X,T);

视图效果

 

4、 创建网络

1）说明

PERCEPTRON 创建一个新网络，然后用输入和目标数据对该网络进行配置，产生其权重和偏置的初始值。

2）代码

net = perceptron;
net = configure(net,X,T);

 3）将神经元的最初分类尝试添加到绘图中

代码

figure(2)
linehandle = plotpc(net.IW{1},net.b{1})

视图效果

5、 新网络对象（它作为更好的分类器执行）、网络输出和误差

说明

ADAPT 返回一个新网络对象（它作为更好的分类器执行）、网络输出和误差。此循环会自适应网络并绘制分类线，直到误差为零。

代码

E = 1;
figure(3)
while (sse(E))[net,Y,E] = adapt(net,X,T);linehandle = plotpc(net.IW{1},net.b{1},linehandle);drawnow;
end

视图效果

 

6、 对输入向量 [0.7; 1.2] 进行分类。

说明

感知器需要三遍才能得到正确结果。对于这样一个简单问题来说，这是一段很长的时间。训练时间长的原因是存在离群值向量。尽管训练时间很长，感知器仍能正确学习，并可用于对其他输入进行分类。
此新点及原始训练集的绘图显示了网络的性能。为了将其与训练集区分开来，将其显示为红色。

 代码

x = [0.7; 1.2];
y = net(x);
plotpv(x,y);
circle = findobj(gca,'type','line');
circle.Color = 'red';

视图效果

 7、将训练集和分类线添加到绘图中

代码

figure(3)
plotpv(X,T);
plotpc(net.IW{1},net.b{1});

8、显示局部区域

说明

感知器正确地将我们的新点（红色）分类为类别“零”（用圆圈表示）而不是“一”（用加号表示）。

代码

figure(4)
axis([-2 2 -2 2]);

视图效果

9、总结

离群值检测是一种重要的数据分析技术，可以帮助我们识别在数据集中与其他观测值显著不同的数据点。深度学习在离群值检测方面表现出色，因为它可以学习复杂的数据模式并对异常值进行精确的检测。在Matlab中，我们可以使用深度学习模型来进行离群值检测，以下是一些常见的方法：

1. 使用Autoencoder模型：Autoencoder是一种无监督学习模型，可以学习数据中的有效表示。通过训练一个Autoencoder来重构输入数据，我们可以使用重构误差来判断某个数据点是否是离群值。

2. 使用深度学习的异常检测模型：有一些专门针对离群值检测的深度学习模型，如Isolation Forest、One-Class SVM等。这些模型可以利用深度学习技术来有效地识别离群值。

3. 使用神经网络模型：我们可以构建一个神经网络模型，输入数据点，输出一个标记表示是否为离群值。通过对神经网络进行训练，我们可以得到一个准确的离群值检测模型。

总的来说，在Matlab中基于深度学习的离群值检测需要首先准备好数据集，然后选择适当的深度学习模型进行训练和评估。通过这些方法，我们可以有效地识别出数据集中的离群值，并为后续的数据分析提供有用的信息。

10、源代码 

%% 基于深度学习的离群值输入向量
%说明：2 输入硬限制神经元被训练为将 5 个输入向量分类为两个类别。
%% 输入参数
%由于 1 个输入向量比所有其他向量大得多，因此训练需要很长时间
%X 中的五个列向量中的每一个都定义了一个二元素输入向量，行向量 T 定义了向量的目标类别
X = [-0.5 -0.5 +0.3 -0.1 -40; -0.5 +0.5 -0.5 +1.0 50];
T = [1 1 0 0 1];
figure(1)
plotpv(X,T);
%% 创建网络
%说明：PERCEPTRON 创建一个新网络，然后用输入和目标数据对该网络进行配置，产生其权重和偏置的初始值。
net = perceptron;
net = configure(net,X,T);
% 将神经元的最初分类尝试添加到绘图中。
figure(2)
linehandle = plotpc(net.IW{1},net.b{1})
%% 新网络对象（它作为更好的分类器执行）、网络输出和误差
%ADAPT 返回一个新网络对象（它作为更好的分类器执行）、网络输出和误差。此循环会自适应网络并绘制分类线，直到误差为零。
E = 1;
figure(3)
while (sse(E))[net,Y,E] = adapt(net,X,T);linehandle = plotpc(net.IW{1},net.b{1},linehandle);drawnow;
end
%% 对输入向量 [0.7; 1.2] 进行分类。
%说明：感知器需要三遍才能得到正确结果。对于这样一个简单问题来说，这是一段很长的时间。训练时间长的原因是存在离群值向量。尽管训练时间很长，感知器仍能正确学习，并可用于对其他输入进行分类。
%此新点及原始训练集的绘图显示了网络的性能。为了将其与训练集区分开来，将其显示为红色。
x = [0.7; 1.2];
y = net(x);
plotpv(x,y);
circle = findobj(gca,'type','line');
circle.Color = 'red';
%% 将训练集和分类线添加到绘图中
figure(3)
plotpv(X,T);
plotpc(net.IW{1},net.b{1});%% 显示局部区域
%说明：感知器正确地将我们的新点（红色）分类为类别“零”（用圆圈表示）而不是“一”（用加号表示）。
figure(4)
axis([-2 2 -2 2]);