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1.xgboost Դ?码阅??Ķ?
2.机器学习的特征重要性究竟是怎么算的
3.XGBoost源码解读
4.如何在Mac OSX上安装xgboost
5.Apple M1的AI环境搭建
6.机器学习树集成模型-CART算法

xgboost Դ???Ķ?

       在Win环境下，想要利用GPU提升LightGBM的码阅训练速度，安装过程并非易事。码阅LightGBM，码阅微软开发的码阅高效梯度提升框架，可与XGBoost比肩，码阅整站源码下载尤其适用于大规模数据。码阅由于其GPU版本的码阅教程相对较少，本文基于官方指南和Stack Overflow上的码阅解答，总结了安装步骤和注意事项。码阅

       安装步骤

       1. 对于CPU版本，码阅LightGBM的码阅安装方法有三种，与Python包安装类似。码阅但使用GPU版本需要从源代码编译安装。码阅

       GPU版本安装

       主要流程包括下载LightGBM源代码，码阅使用CMake进行构建，然后通过`python setup.py install --gpu`安装。对于Windows用户，有两种编译方式：

       VS Build Tools：推荐用于Win平台，可以简化步骤，避免MinGW可能遇到的问题。

       MinGW：虽然速度可能较快，但可能会产生更多问题，且不推荐。

       对于VS Build Tools，需要安装Git、CMake、VS Build Tools，以及对应的OpenCL和Boost Binaries。具体步骤涉及下载、安装、设置环境变量，然后编译源文件。

       MinGW编译步骤类似，但需要下载MinGW或MinGW-w，宁乡源码然后按照类似流程操作。

       参数设置与性能测试

       安装成功后，通过设置`device='gpu'`和相关GPU参数，可以启用GPU计算。测试性能时，如能顺利运行，表明安装成功。不过，与其他框架相比，LightGBM在GPU调用上稍显不便，但其支持更多类型的显卡，对Intel集成显卡友好。

       性能提升方面，实际测试显示使用GPU计算有明显加速，但具体提升程度取决于硬件配置，如Intel集显和Nvidia独显的性能差异。

机器学习的特征重要性究竟是怎么算的

       了解主流机器学习模型计算特征重要性的过程。常用算法包括xgboost、gbdt、randomforest、tree等，它们都能输出特征的重要性评分。本文将重点阐述xgboost和gbdt特征重要性计算方法。

       xgboost计算特征重要性涉及到复杂的过程。在xgboost R API文档中能找到部分解释。在Python代码中，通过get_dump获取树规则，规则描述了特征在决策树中的使用情况。然而，原始的get_score方法输出的仅为统计值，包含权重、增益和覆盖度，未转换为百分比形式，这还不是119源码真正的特征重要性得分。在xgboost的sklearn API中，feature_importance_方法对重要性统计量进行归一化处理，将之转换为百分比形式，计算分母为所有特征的重要性统计量之和。默认情况下，xgboost sklearn API计算重要性时使用importance_type="gain"，而原始get_score方法使用importance_type="weight"。

       对于gbdt，首先查找BaseGradientBoosting类，得到feature_importances_方法的源码。进一步追踪至tree模块，发现特征重要性来源于tree_.compute_feature_importances()方法。关于gbdt评估特征重要性的标准，存在疑问：它是依据分裂前后节点的impurity减少量进行评估。impurity的计算标准取决于节点的分裂标准，如MSE或MAE，具体在_criterion.pyx脚本中有所说明。gbdt中的树都是回归树，因此计算impurity的标准适用于该类问题。

XGBoost源码解读

       前言

       XGBoost是一代神器，其推理逻辑独树一帜，与Glove等相似，皆以思考出发，推导出理想结果。高斯正是这种思维的典范，XGBoost的代码实现也异常精妙，本文尝试将两者相结合，供您参考。

       高斯的做法

       优化目标设定，以均值为目标函数的导数为零。利用线性假设推导目标函数，进而优化以误差平方项为出发点。

       进一步，高斯将误差目标公式推广到参数求解中，源码多多实现优化。

       Glove的做法

       通过log-bilinear models, LBL启发，寻找满足概率约束的目标表达式，并推导出指数函数，从而实现类似LSA的因子分解。

       引入优化权重函数，最终实现最大似然估计。

       XGBoost的做法

       引入Stagewise限制，目标为找到最优的叶子节点，以最佳方式拆分，优化损失。

       通过泰勒展开，结合叶子节点权重假设，推导出目标公式。

       基于贪心算法，实现树的生长。

       代码解读

       从命令行入口开始，核心代码框架包括数据加载、初始化、循环训练与模型保存。训练过程包括计算样本预测结果、一阶和二阶梯度计算以及Boost操作。

       DoBoost实现GBLine和GBTree两种方式，提供GradientBooster核心函数，如DoBoost、PredictLeaf、PredictBatch等。

       默认采用GBTree，对于线性部分，效果难与非线性分类器相比。

       代码基本框架集成了DMLC的注册使用机制，插件式管理实现更新机制。

       实现精准和近似算法，主要关注ColMaker更新实现。源码制定在GBTree的DoBoost中，生成并发新树，更新ColMaker和TreePruner。

       ColMaker实现包括Builder与EnumerateSplit，最终依赖于TreeEvaluator的SplitEvaluator。

       SplitEvaluator实现树的分拆，对应论文中的相关函数，包括Gain计算、权重计算、单个叶子节点Gain计算与最终损失变化。

       本文仅作为案例介绍，XGBoost在近似计算、GPU计算与分布式计算方面也极具亮点。

       小结

       本文通过对比分析高斯、Glove与XGBoost的优化策略，展示了研究与工程结合的实践，强调在追求性能的同时，不能忽视效果的重要性。

如何在Mac OSX上安装xgboost

       1. Mac OSX系统一般自带python，打开终端输入python即可写python代码，所以python环境已经具备了。

       2.安装 Homebrew , 类似于ubuntu中的apt-get和centos中的yum，是OSX里面的一个非常有用软件安装工具。

       /usr/bin/ruby -e “$（curl -fsSL /Homebrew/install/master/install）”

       ç›´æŽ¥å°†ä¸Šè¿°ä»£ç ç²˜è´´è‡³ç»ˆç«¯å³å¯å®‰è£…。（安装这个软件的目的在于更新gcc版本，因为官方文档中说只有最新的gcc版本才能使xgboost支持多线程）

       3.安装最新版本的gcc （gcc-6）

       brew install gcc --without-multilib

       è¿™æ­¥æ¯”较耗时，用了将近1小时。

       4.从git上下载源码

       cd进入你想要安装的目录，然后输入下面的代码。（我是直接在打开终端的目录）

       git clone --recursive /dmlc/xgboost

Apple M1的AI环境搭建

       首先，搭建Apple M1的AI环境，Python3.9作为基础，考虑到M1的ARM架构，Anaconda不再适用，转而选择Miniforge3。必需的库有Tensorflow、xgboost、Lightgbm、Numpy、Pandas、Matplotlib和NGBoost等。由于是Python3.9，部分库可能无法正常使用。

       Homebrew，作为Mac的包管理工具，对于ARM架构的支持已经到位。如果有X版本的Homebrew，需先卸载，然后通过Homebrew的ARM版本进行安装。安装后，Homebrew会提示设置环境变量，推荐执行相应操作以确保环境配置。

       在bash shell下，记得source ~/.zprofile。对于X版本的Homebrew，虽然安装后未提示添加环境变量，但同样需要手动管理。

       为了优化软件源，可以考虑设置中科大源或清华大学源，如果需要更多选择，可以查看Homebrew的其他设置。对于cask，由于GitHub API访问限制，可能需要申请Api Token。

       接下来，下载并安装Miniforge3的arm版本，安装过程中会询问是否添加conda init到~/.zshrc。安装完成后，可以创建一个专为Tensorflow学习的虚拟环境。

       Tensorflow的安装方式有两种，一是默认安装，Apple已优化支持；二是通过environment.yml预先配置。在tf环境内，可以测试安装是否成功。

       对于Lightgbm，编译安装是较为可靠的方法，通过brew安装并设置编译环境。至于Numpy，通常会在Tensorflow安装时自动安装，其他库如Pandas、Matplotlib和NGBoost，可以通过conda或pip进行安装。

       注意，可能遇到的库问题，如OpenCV、Dlib等，需自行下载源码编译。在整个过程中，遇到问题时，Google搜索和官方文档是不可或缺的参考资源。

       最后，值得注意的是相关教程和指南，如TensorFlow-macos、Run xgboost on Mac、加速Mac上的TensorFlow性能等，这些都能提供具体步骤和帮助，确保在M1芯片Mac上顺利搭建AI环境。

机器学习树集成模型-CART算法

       机器学习树集成模型-CART算法

       决策树，作为机器学习中的经典方法，凭借其直观易懂的决策逻辑，即使在面临过拟合挑战时，也凭借改进后的模型如随机森林和XGBoost等焕发新生。CART（分类和回归树）算法，年由Breiman等人提出，是决策树的基础，适用于分类和回归任务。CART构建起二叉决策树，决策过程直观，能处理不同类型的数据，如连续和离散数值。

       在应用决策树前，通常需要处理缺失值，如通过空间插值或模型估计。连续数值属性需要离散化，无监督的等宽或等频分桶需谨慎，以避免异常值影响。CART算法中，关键在于衡量节点分割的质量，如基尼不纯度和基尼增益，它们通过数据集的类别分布均匀程度来评估分割效果。基尼增益高的特征意味着更好的分割，能提高模型纯度。

       CART分类决策树的构建流程包括选择最优特征进行分割，直到满足停止条件。在遥感应用中，可能需要人工设置特征和划分方式。为了防止过拟合，剪枝技术是必备的，包括预剪枝和后剪枝。通过递归算法构建和预测，理解核心源码有助于深入掌握决策树的构建和应用。

       理解CART算法是遥感和机器学习领域的重要基础，它在地物分类、变化检测、遥感数据分析等方面发挥着关键作用。后续内容将深入探讨如何处理连续特征、模型剪枝以及实际应用中的代码实现。

FATE实战：对比TFF，联邦学习框架FATE有何优势？这篇案例记录告诉你

       引言：本文记录了FATE框架中横向和纵向联邦学习的案例使用，并与笔者近期使用过的谷歌TFF(TensorFlow-Federated)框架对比，阐述使用感受，对研究联邦学习及使用FATE的用户极有价值。

       1.横向联邦学习案例

       在本节中，以逻辑回归为例记录横向联邦学习案例使用。

       实验设置文件说明

       上传数据json文件

       upload_my_homolr_guest.json, upload_my_homolr_host.json

       组件

       test_my_homolr_train_dsl.json

       运行时配置文件

       test_my_homolr_train_conf.json

       实验步骤

       进入实验环境

       1.上传训练数据

       注意是先上传guest数据，后上传host数据

       2.提交训练任务

       3.查看结果

       点击提示url可以查看相关结果：

       2.纵向联邦学习案例

       在本节中，以secureboost为例记录纵向联邦学习案例使用。

       实验设置实验步骤

       上传数据、提交任务和查看结果

       展示结果

       实验结果

       1.训练中

       2.查看结果

       点击view this job查看所有结果，同时可以通过切换job查看guest端和host端的数据和模型输出，此处只做部分展示：

       结果分析

       模型输出的各项指标都很好，结果非常令人满意，通过阅读过SecureBoost论文了解到这个算法是无损的，所以达到了如此高的指标；secureboost是由xgboost改进而来的，所以训练速度也很快。

       小结

       读者可以根据需求修改以上列举的文件进行不同训练。笔者记录以上案例时使用的是FATE的早期版本，横向联邦学习支持的模块很少，目前FATE框架已经支持深度学习，读者可以尝试使用。

       3.使用感受

       本节笔者将对比FATE框架和TFF框架的使用感受。

       1.环境部署

       FATE框架需要较多软件，安装操作比较琐碎，安装过程中可能出一些小问题，但对软件版本对应要求不是很高，环境部署可以参考 这里和 官方GitHub。

       TFF框架官方没有中文文档，安装过程中也会出各种各样的错误，支持conda安装；如果使用gpu，需要严格按照版本对应安装，笔者在此吃了不少苦头。

       2.应用场景

       FATE框架支持横向、纵向联邦学习；而TFF仅支持横向联邦。

       FATE目前已经支持多种算法，TFF同样支持各种算法和深度学习。

       3.上手难度

       FATE如果只是修改部分json文件，还可以接受，但是如果需要大片重置，在linux系统下不是很方便；但FATE源码中已搭建好大部分组件结构，基本不需要编写代码，用户可以0基础训练并查看结果。

       TFF编译器可以配置到IDE中，编写代码比较方便；但TFF有其federated core等编程范式和API，有一定上手难度，使用时需要编写大量代码。

       4.可视化

       FATE在可视化部分做的比较好，轻松点击便可查看结果。

       TFF需要自行编写代码从tf.Session中取出中间和最终结果。

       5.调试

       FATE代码涉及多种语言，且代码封装性较高，笔者由于对python了解甚少，未曾尝试修改FATE中的python代码，更未尝试debug。

       TFF笔者使用较少，不过TFF计算时使用静态图并tf.Session保存中间结果，调试也比较困难。

       6.GPU支持

       据笔者目前了解FATE暂时不支持GPU计算，在这一方面TFF更有优势。

       7.使用场景

       FATE支持多方部署，同时可以由多方发起联邦计算，可以用于实验测试和真实环境部署。

       TFF虽然是谷歌已经用于实际训练终端Gboard的框架，但据笔者至目前的使用并未发现开放给用户的多方联邦接口，仅适用于实验测试。

       本文由盛立杰撰写，微信号：urinmydreaM_，FATE社区特邀作者发布于FATE社区，未经许可，禁止转载。

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