Метод построения нечеткой регрессионной модели на основе LARS для выбора значимых признаков

Предложен метод построения нечеткой регрессионной модели на основе LARS. Рассмотрены особенности использования нечеткого регрессионного анализа в задачах медицинской диагностики. Данный метод позволяет сократить число параметров модели, влияющих на прогнозируемую степень обструкции носового дыхания...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Кибернетика и системный анализ
Дата:2016
Автори: Ерохин, А.Л., Бабий, А.С., Нечипоренко, А.С., Турута, А.П.
Формат: Стаття
Мова:Російська
Опубліковано: Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України 2016
Теми:
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142009
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Метод построения нечеткой регрессионной модели на основе LARS для выбора значимых признаков / А.Л. Ерохин, А.С. Бабий, А.С. Нечипоренко, А.П. Турута // Кибернетика и системный анализ. — 2016. — Т. 52, № 4. — С. 167-173. — Бібліогр.: 25 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860056611931815936
author Ерохин, А.Л.
Бабий, А.С.
Нечипоренко, А.С.
Турута, А.П.
author_facet Ерохин, А.Л.
Бабий, А.С.
Нечипоренко, А.С.
Турута, А.П.
citation_txt Метод построения нечеткой регрессионной модели на основе LARS для выбора значимых признаков / А.Л. Ерохин, А.С. Бабий, А.С. Нечипоренко, А.П. Турута // Кибернетика и системный анализ. — 2016. — Т. 52, № 4. — С. 167-173. — Бібліогр.: 25 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Кибернетика и системный анализ
description Предложен метод построения нечеткой регрессионной модели на основе LARS. Рассмотрены особенности использования нечеткого регрессионного анализа в задачах медицинской диагностики. Данный метод позволяет сократить число параметров модели, влияющих на прогнозируемую степень обструкции носового дыхания и избежать «перетренированности» модели. Запропоновано метод побудови нечіткої регресійної моделі на основі LARS. Розглянуто особливості використання нечіткого регресійного аналізу у задачах медичної діагностики. Цей метод дозволяє скоротити число параметрів моделі, які впливають на прогнозований ступінь обструкції носового дихання, а також уникнути «перетренованості» моделі. The paper proposes a method to construct a fuzzy regression model based on the LARS. The features of the use of fuzzy regression analysis for medical diagnosis are considered. The proposed method can reduce the number of model parameters affecting the projected degree of obstruction of nasal breathing and allows one to avoid “overtraining” of the model.
first_indexed 2025-12-07T17:01:38Z
format Article
fulltext À.Ë. ÅÐÎÕÈÍ, À.Ñ. ÁÀÁÈÉ, À.Ñ. ÍÅ×ÈÏÎÐÅÍÊÎ, À.Ï. ÒÓÐÓÒÀ ÓÄÊ 004.942:616-073.175 ÌÅÒÎÄ ÏÎÑÒÐÎÅÍÈß ÍÅ×ÅÒÊÎÉ ÐÅÃÐÅÑÑÈÎÍÍÎÉ ÌÎÄÅËÈ ÍÀ ÎÑÍÎÂÅ LARS ÄËß ÂÛÁÎÐÀ ÇÍÀ×ÈÌÛÕ ÏÐÈÇÍÀÊΠÀííîòàöèÿ. Ïðåäëîæåí ìåòîä ïîñòðîåíèÿ íå÷åòêîé ðåãðåññèîííîé ìîäåëè íà îñíîâå LARS. Ðàññìîòðåíû îñîáåííîñòè èñïîëüçîâàíèÿ íå÷åòêîãî ðåã- ðåññèîííîãî àíàëèçà â çàäà÷àõ ìåäèöèíñêîé äèàãíîñòèêè. Äàííûé ìåòîä ïîçâîëÿåò ñîêðàòèòü ÷èñëî ïàðàìåòðîâ ìîäåëè, âëèÿþùèõ íà ïðîãíîçèðóå- ìóþ ñòåïåíü îáñòðóêöèè íîñîâîãî äûõàíèÿ è èçáåæàòü «ïåðåòðåíèðîâàííîñ- òè» ìîäåëè. Êëþ÷åâûå ñëîâà: ðèíîìàíîìåòðèÿ, íå÷åòêèé ðåãðåññèîííûé àíàëèç, ìåòîä LARS, âûáîð çíà÷èìûõ ôàêòîðîâ, ìóëüòèêîëëèíåàðíîñòü, ëèíåéíîå ïðî- ãðàììèðîâàíèå. ÂÂÅÄÅÍÈÅ Íàðóøåíèå ôóíêöèè íîñîâîãî äûõàíèÿ âñåãäà ñîïðîâîæäàåòñÿ óõóäøåíèåì ñà- ìî÷óâñòâèÿ ïàöèåíòà è âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ ÿâëÿåòñÿ ñèìïòîìîì îñòðûõ èëè õðî- íè÷åñêèõ âîñïàëèòåëüíûõ çàáîëåâàíèé íîñà è îêîëîíîñîâûõ ïàçóõ, ðàçëè÷íûõ îïóõîëåâûõ ïðîöåññîâ.  ñîâðåìåííîé ðèíîëîãèè äëÿ îöåíêè ôóíêöèè íîñîâî- ãî äûõàíèÿ èñïîëüçóþòñÿ ìåòîäû, èçëîæåííûå â ðàáîòàõ [1, 2]. Ñðåäè íèõ ìå- òîäû òîìîãðàôèè (ÊÒ è ÌÐÒ), èññëåäîâàíèÿ âîçäóøíîãî ïîòîêà, ïðîõîäÿùåãî ÷åðåç íîñîâóþ ïîëîñòü (ðèíîìàíîìåòðèÿ, ðèíîðåçèñòîìåòðèÿ, èññëåäîâàíèå ñïåêòðà çâóêîâûõ õàðàêòåðèñòèê íîñîâîãî âîçäóøíîãî ïîòîêà è äð.), àêóñòè÷åñ- êàÿ ðèíîìàíîìåòðèÿ [3], êîìïëåêñ ìåòîäîâ ñóáúåêòèâíîé äèàãíîñòèêè [4].  íàñòîÿùåå âðåìÿ äëÿ îöåíêè ñòåïåíè îáñòðóêöèè íîñîâîãî äûõàíèÿ â êëè- íè÷åñêîé ïðàêòèêå íàèáîëåå øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ ìåòîä ïåðåäíåé àêòèâíîé ðèíî- ìàíîìåòðèè (ÏÀÐÌ) [5]. Ïðè îöåíêå ðèíîìàíîìåòðè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé ïîíÿòèå íîðìû ÷åòêî íå îïðåäåëåíî è èìååò ìíîæåñòâî èíòåðïðåòàöèé. Ðåçóëüòàòû ðèíî- ìàíîìåòðè÷åñêèõ èçìåðåíèé çàâèñÿò îò ðàñû, âîçðàñòà, ïîëà, èíäåêñà ìàññû òåëà è ðîñòà [6–8]. Îäíàêî ñîãëàñíî ðåêîìåíäàöèÿì Ìåæäóíàðîäíîãî êîìèòåòà ïî îöåíêå íîñîâîãî äûõàíèÿ îñíîâíûì äèàãíîñòè÷åñêèì ïàðàìåòðîì ÏÀÐÌ ïðèíÿòî ñ÷è- òàòü âåëè÷èíó íîñîâîãî ñîïðîòèâëåíèÿ R150 [6], êîòîðàÿ ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïðè ôèê- ñèðîâàííîì çíà÷åíèè äèôôåðåíöèàëüíîãî äàâëåíèÿ 150 Ïà. Îòìåòèì, ÷òî ïî ðàç- ëè÷íûì äàííûì [9, 10] ó 24–33 % ëþäåé äèôôåðåíöèàëüíîå äàâëåíèå íå äîñòèãà- åò 150 Ïà ïðè ñïîêîéíîì äûõàíèè, ïîýòîìó òàêîé ðàñ÷åò äëÿ íèõ íåïðèåìëåì. ÏÎÑÒÀÍÎÂÊÀ ÇÀÄÀ×È ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß Äëÿ îöåíêè ðåçóëüòàòîâ ðèíîìàíîìåòðè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé ðàññ÷èòûâàþòñÿ ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû: íîñîâîå ñîïðîòèâëåíèå R150 (ïðè ÷åòûðåõôàçîâîé êîí- öåïöèè ðàñ÷åò ïðîâîäèòñÿ äëÿ ïåðâîé ôàçû íà âäîõå è ÷åòâåðòîé ôàçû íà âû- ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2016, òîì 52, ¹ 4 167 © À.Ë. Åðîõèí, À.Ñ. Áàáèé, À.Ñ. Íå÷èïîðåíêî, À.Ï. Òóðóòà, 2016 äîõå), R100 , R75 , êîýôôèöèåíòû k1 è k2 ïî ôîðìóëå Ðåõðåðà [11], R V2 2( ) ïî ìîäåëè Áðîìñà [12], êîýôôèöèåíò � [13].  ðèíîëîãè÷åñêîé ïðàêòèêå â íàñòî- ÿùåå âðåìÿ ïðåâàëèðóåò êîíöåïöèÿ îöåíèâàíèÿ ñòåïåíè îáñòðóêöèè íîñîâîãî äûõàíèÿ, îñíîâàííàÿ íà ðàñ÷åòå íîñîâîãî ñîïðîòèâëåíèÿ R150 . Êàê îòìå÷àëîñü ðàíåå, äëÿ ïàöèåíòîâ ñ ïîðîãîì äèôôåðåíöèàëüíîãî äàâëå- íèÿ, ìåíüøèì 150 Ïà, íåâîçìîæíî ïîëó÷èòü ñòàíäàðòíûõ ïàðàìåòðîâ íîñîâîãî äûõàíèÿ. Äëÿ ðåøåíèÿ äàííîé ïðîáëåìû â [10] ïðîâåäåíî îöåíèâàíèå ñòåïåíè îáñòðóêöèè íîñîâîãî äûõàíèÿ äëÿ îïðåäåëåííîé êàòåãîðèè ïàöèåíòîâ, ãäå ðàñ- ÷åò ïàðàìåòðîâ R150 ðåàëèçîâàí ñ ïîìîùüþ ýêñòðàïîëÿöèè. Ïðè ýòîì àíàëèçèðó- åìàÿ çàâèñèìîñòü äàâëåíèå–ïîòîê àïïðîêñèìèðóåòñÿ óðàâíåíèåì Ðåõðåðà [11].  ðàáîòàõ [14, 15] èññëåäîâàëàñü îöåíêà ñòåïåíè îáñòðóêöèè ñ ïîìîùüþ ìåòîäîâ ëîãèñòè÷åñêîé, ëèíåéíîé è êóñî÷íî-ëèíåéíîé ðåãðåññèé.  ÷àñòíîñòè, ïî ðåçóëüòàòàì ðàñ÷åòîâ â [14] ñäåëàíû âûâîäû î âëèÿíèè íà ñòåïåíü îáñòðóêöèè âîçðàñòà ïàöèåíòà è àëëåðãè÷åñêîãî êîìïîíåíòà. Ïðè ýòîì ìàññèâ âõîäíûõ ïåðåìåííûõ ðåãðåññèîííûõ ìîäåëåé ñîäåðæàë çíà÷åíèÿ íîñîâûõ ñîïðîòèâëåíèé R V2 2( ), ïîëó÷åííûõ èç ìîäåëè Áðîìñà, à ñòàíäàðòíûå ïàðàìåòðû R75 , R100 , R150 â ðàñ÷åòàõ íå ó÷èòûâàëèñü.  ðàáîòå [16] ñ èñïîëüçîâàíèåì ëèíåéíîé ðåãðåññèîííîé ìîäåëè óñòàíîâëå- íà âçàèìîñâÿçü ìåæäó ïàðàìåòðàìè R75 , R100 , âîçðàñòîì è õàðàêòåðèñòèêàìè ïî- âåðõíîñòè òåëà äëÿ ïÿòè âîçðàñòíûõ ãðóïï äåòåé, à òàêæå ñäåëàí âûâîä î çíà÷è- ìîñòè êîýôôèöèåíòîâ R75 , R100 ïðè ïðîâåäåíèè îöåíêè ñòåïåíè îáñòðóêöèè ó äåòåé. Îäíàêî â [5–16] èññëåäóåìûå êîýôôèöèåíòû ðàññìàòðèâàëèñü êàê ÷åò- êèå ïàðàìåòðû ìîäåëè. Àíàëèçèðóÿ äàííûå ðàñ÷åòà R150 äëÿ îäíîãî è òîãî æå ïàöèåíòà â ðàçëè÷- íûå ïðîìåæóòêè âðåìåíè, ìîæíî îòìåòèòü ðàçáðîñ çíà÷åíèé, îáóñëîâëåííûé âëèÿíèåì íà èçìåðåíèÿ òàêèõ ôàêòîðîâ, êàê òåìïåðàòóðà è âëàæíîñòü â ïîìåùå- íèè, ñìåùåíèå ìàñêè è íàðóøåíèå ôèêñàöèè òðóáêè äàâëåíèÿ, íåâûïîëíåíèå ðå- êîìåíäàöèé ïî àäàïòàöèè ïàöèåíòà ê èçìåðåíèÿì. Êðîìå òîãî, äëÿ íåêîòîðûõ ïàöèåíòîâ íàáëþäàåòñÿ ñìåùåíèå ãðàíèö èíòåðâàëîâ ñòåïåíåé îáñòðóêöèè. Ïðè îöåíêå ñòåïåíè îáñòðóêöèè îïåðèðóþò íå òî÷å÷íûìè çíà÷åíèÿìè, à èíòåðâàëü- íûìè, ñëåäîâàòåëüíî, íå âñåãäà îòíîøåíèÿ ìåæäó ðåãðåññîðàìè è âîçâðàùàåìû- ìè ðåçóëüòàòàìè ñîîòâåòñòâóþò ìîäåëè ÷åòêîãî ðåãðåññèîííîãî àíàëèçà. Äëÿ ðå- øåíèÿ ýòîé ïðîáëåìû ïðåäëàãàåòñÿ ïðåäñòàâëÿòü çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà R150 â âèäå íå÷åòêèõ äàííûõ. Òîãäà çàäà÷ó èññëåäîâàíèÿ ìîæíî îòíåñòè ê êëàññó çà- äà÷ íå÷åòêîãî ðåãðåññèîííîãî àíàëèçà. Çàäà÷à íå÷åòêîãî ðåãðåññèîííîãî àíàëèçà ðàññìàòðèâàëàñü â [17], ãäå ïðåä- ëàãàëîñü äëÿ åå ðåøåíèÿ èñïîëüçîâàòü ìåòîäû ëèíåéíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ. Ïîñòðîåíèå ìîäåëè ðåãðåññèè ñ ïðèìåíåíèåì ìåòîäîâ ëèíåéíîãî ïðîãðàì- ìèðîâàíèÿ èìååò ñëåäóþùèå îñíîâíûå íåäîñòàòêè: — ñëàáîå îáîñíîâàíèå ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó ðåøåíèåì çàäà÷è ëèíåéíîé îïòè- ìèçàöèè ñóììàðíîé «íå÷åòêîñòè» âîçâðàòà ìîäåëè è ìèíèìèçàöèåé åå ñóììàðíîé îøèáêè ïî ñðàâíåíèþ ñ îáó÷àþùåé âûáîðêîé, íàïðèìåð, â [18] ïðåäëàãàëîñü ìè- íèìèçèðîâàòü ðàññòîÿíèÿ ìåæäó íå÷åòêèìè ÷èñëàìè íà âûõîäå ìîäåëè è îáó÷àþ- ùåé âûáîðêîé, ÷òî ïîðîæäàëî ðåøåíèå íåëèíåéíîé îïòèìèçàöèîííîé çàäà÷è; — ïîâûøåííàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ìîäåëè ê ïîÿâëåíèþ àíîìàëüíûõ óðîâíåé äàííûõ [19]; — ïðèñóùàÿ íå÷åòêîé ëèíåéíîé ðåãðåññèè òåíäåíöèÿ ê ìóëüòèêîëëèíåàð- íîñòè ñ óâåëè÷åíèåì êîëè÷åñòâà âëèÿþùèõ ôàêòîðîâ ìîäåëè [20]. Äëÿ ðåøåíèÿ ïðîáëåìû ñîêðàùåíèÿ êîëè÷åñòâà ôàêòîðíûõ ïåðåìåííûõ ïðè ïîñòðîåíèè íå÷åòêèõ ìîäåëåé â [21] ðåêîìåíäóåòñÿ ïðèìåíÿòü ìåòîä øàãîâîãî ðåãðåññèîííîãî àíàëèçà.  êà÷åñòâå êðèòåðèÿ âûáîðà ôàêòîðà äëÿ çàäà÷è ïîñòðî- åíèÿ íå÷åòêîé íåëèíåéíîé ðåãðåññèîííîé ìîäåëè â [22] ïðåäëàãàåòñÿ èñïîëüçî- 168 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2016, òîì 52, ¹ 4 âàòü êðèòåðèé Ôèøåðà, ñîãëàñíî êîòîðîìó îñóùåñòâëÿåòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíîå äî- áàâëåíèå è óäàëåíèå ïðèçíàêîâ. Îäíàêî ñóùåñòâåííûì íåäîñòàòêîì äàííîãî ìå- òîäà ÿâëÿåòñÿ íåâîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ îïòèìàëüíîãî óðàâíåíèÿ ðåãðåññèè. Âñëåäñòâèå êîððåëÿöèé ìåæäó ïðåäèêàòàìè çíà÷èìóþ ïåðåìåííóþ ìîæíî íå âêëþ÷àòü â óðàâíåíèå, à ââîäèòü â íåãî âòîðîñòåïåííûå ïåðåìåííûå.  íàñòîÿùåé ðàáîòå äëÿ ïîñòðîåíèÿ íå÷åòêîé ðåãðåññèîííîé ìîäåëè ñ ÷åò- êèì âõîäîì è íå÷åòêèì âûõîäîì ïðåäëàãàåòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíîå èñïîëüçîâàíèå ìåòîäà ðåãóëÿðèçàöèè LARS è ñïîñîáà ïîñòðîåíèÿ íå÷åòêîé ðåãðåññèîííîé ìîäåëè íà îñíîâå ëèíåéíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ. ÌÅÒÎÄÈÊÀ ÈÇÌÅÐÅÍÈÉ È ÎÁÐÀÁÎÒÊÀ ÄÀÍÍÛÕ Ïðè ïðîâåäåíèè ÏÀÐÌ èçìåðÿþò äèôôåðåíöèàëüíîå äàâëåíèå è ðàñõîä âîçäóøíî- ãî ïîòîêà ñ ïîìîùüþ ðàçðàáîòàííîãî äëÿ ðèíîìàíîìåòðè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé ïðî- ãðàììíî-àïïàðàòíîãî êîìïëåêñà «Optimus» [23]. Êîìïëåêñ ñåðòèôèöèðîâàí â Óêðà- èíå (ñâèäåòåëüñòâî ãîñóäàðñòâåííîé ðåãèñòðàöèè ¹ 14777/2015 îò 12.06.2015 ã.). Èçìåðèòåëüíûé ìîäóëü ñèñòåìû ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìèêðîïðîöåññîðíîå óñòðîéñòâî, ïðåäíàçíà÷åííîå äëÿ èçìåðåíèÿ ôèçè÷åñêèõ âåëè÷èí ìàëîãî äèôôåðåíöèàëüíîãî äàâëåíèÿ è äâóíàïðàâëåííîãî ïî- òîêà âîçäóõà ñ èõ ïåðâè÷íîé îá- ðàáîòêîé è äàëüíåéøåé ïåðåäà- ÷åé â ÝÂÌ. Ôóíêöèîíàëüíî ìî- äóëü ñîñòîèò èç ïåðâè÷íûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé äàâëåíèÿ è ïîòîêà, öåïåé àíàëîãîâîé è öèôðîâîé îáðàáîòêè ñèãíàëà, öåïåé ïèòàíèÿ è ïðåîáðàçîâàíèÿ èíòåðôåéñà. Ñèãíàëû äèôôåðåí- öèàëüíîãî äàâëåíèÿ � P (Ïà) è ðàñõîäà âîçäóøíîãî ïîòîêà �V (cì c3 / ) ðåãèñòðèðóþòñÿ ñèí- õðîííî (ðèñ. 1). Èçìåðåíèå äàâëåíèÿ â íî- ñîãëîòêå îñóùåñòâëÿåòñÿ â îä- íîé îáòóðèðîâàííîé íîçäðå, êî- òîðàÿ èñêëþ÷àåòñÿ èç àêòà äûõà- íèÿ, ñëåäîâàòåëüíî, ïðîâîäèòñÿ äëÿ êàæäîé íîçäðè îòäåëüíî, èñ- ñëåäóþòñÿ âäîõ è âûäîõ. Íà îñíîâàíèè ïðîâåäåííûõ èçìåðå- íèé ñòðîèòñÿ ãðàôèê (ðèíîãðàì- ìà) çàâèñèìîñòè ðàñõîäà âîçäóø- íîãî ïîòîêà îò äèôôåðåíöèàëü- íîãî äàâëåíèÿ (ðèñ. 2) è ðàññ÷èòûâàåòñÿ îñíîâíîé äèàã- íîñòè÷åñêèé ïàðàìåòð — ñîïðî- òèâëåíèå R150 [9], ñîãëàñíî êîòî- ðîìó îöåíèâàåòñÿ ñòåïåíü îá- ñòðóêöèè äûõàíèÿ R p V� � / �. Òàêèì îáðàçîì, ôîðìèðóåò- ñÿ ìàññèâ âõîäíûõ äàííûõ, ïðåäñòàâëåííûé â âèäå ÷åòêèõ ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2016, òîì 52, ¹ 4 169 Ðèñ. 1. Ãðàôèêè çàâèñèìîñòè äèôôåðåíöèàëüíîãî äàâ- ëåíèÿ (øòðèõîâàÿ ëèíèÿ) è ðàñõîäà âîçäóõà (ñïëîøíàÿ ëèíèÿ) îò âðåìåíè 10 20 30 40 t , c �P, Ïà; �V , ñì c3/ 500 400 300 200 100 0 �100 �200 �300 �400 �500 Ðèñ. 2. Ðèíîãðàììà �V , ñì c3/ �P, Ïà �300 �200 �100 0 100 200 300 400 400 300 200 100 �100 �200 �300 çíà÷åíèé X xj ij� { }, j n� �1, , , i m�1, ,� , ãäå X 1 — çíà÷åíèå k1 (Ïà �ñ ì/ 3), X 2 — çíà÷åíèå k2 (Ïà �ñ ì2 / 6 ), X 3 — çíà÷åíèå R100 (Ïà �ñ ì/ 3), X 4 — çíà÷å- íèå R75 (Ïà �ñ ì/ 3), X 5 — çíà÷åíèå R V2 2( ) , X 6 — äèàìåòð íîçäðè (ìì). ÍÅ×ÅÒÊÀß ÐÅÃÐÅÑÑÈÎÍÍÀß ÌÎÄÅËÜ ÍÀ ÎÑÍÎÂÅ LARS Äëÿ ðåàëèçàöèè ïðåäëàãàåìîé íå÷åòêîé ðåãðåññèîííîé ìîäåëè íåîáõîäèìî èìåòü ôóíêöèþ ïðèíàäëåæíîñòè, ïîçâîëÿþùóþ ïðåäñòàâèòü ïàðàìåòðû, õà- ðàêòåðèçóþùèå ñòåïåíü îáñòðóêöèè, â âèäå íå÷åòêèõ ìíîæåñòâ. Âîñïîëüçóåì- ñÿ ñèììåòðè÷íîé òðåóãîëüíîé ôóíêöèåé ïðèíàäëåæíîñòè ñîãëàñíî [20, 25], äëÿ ïîñòðîåíèÿ êîòîðîé èñïîëüçóåì íàáîð èñõîäíûõ äàííûõ — ìàññèâ çíà÷å- íèé ñîïðîòèâëåíèÿ R150 , îáîçíà÷èì åãî ~ Yi , i n�1, . Òîãäà ôóíêöèÿ ïðèíàäëåæ- íîñòè i-ãî êîýôôèöèåíòà (ðèñ. 3) áóäåò èìåòü âèä � ~ max , Y i i i y y e � � �� � � � 1 0 , ãäå yi — öåíòð íå÷åòêîé âåëè÷èíû, ei — ðàçáðîñ çíà÷åíèé íå÷åòêîé âåëè÷èíû. Äëÿ óìåíüøåíèÿ ðàçìåðíîñòè ìîäåëè íåîáõîäèìî âûáðàòü ôàêòîðû, êîòî- ðûå ñóùåñòâåííî âëèÿþò íà çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà R150 ñ ïîìîùüþ ìåòîäèêè LARS [24], îïèñàííîé äàëåå. Äëÿ âõîäíîãî íàáîðà äàííûõ X è çíà÷åíèé êîýôôèöèåíòîâ R150 (öåíòðîâ yi ) íåîáõîäèìî âûïîëíèòü ñëåäóþùóþ L1 ðåãóëÿðèçàöèþ. Øàã 1. Çàäàòü íà÷àëüíóþ îöåíêó ��A � 0 âåêòîðà çíà÷åíèé çàâèñèìîé ïåðå- ìåííîé y. Øàã 2. Âû÷èñëèòü âåêòîð êîððåëÿöèè � ( � )c X y A� �T � . Øàã 3. Íàéòè òåêóùèé íàáîð èíäåêñîâ A, êîòîðûé ñîîòâåòñòâóåò ïðèçíà- êàì ñ íàèáîëüøèìè àáñîëþòíûìè çíà÷åíèÿìè êîððåëÿöèè A j c Cj� �{ }:| � | � , ãäå � max | � | ,..., C c j n j� �1 { }. Øàã 4. Íàéòè s cj j� sign ( � ) äëÿ j A . Ðàññ÷èòàòü ìàòðèöû X A è � A : X s x s xA j j j jA A � [ ,... , ] | | | |1 1 , j j j AA� ( ,... , )| |1 , � A A A A� � �( ) /1 11 1 2T � , ãäå s j � �{ }1 1, è | |A — ìîùíîñòü ìíîæåñòâà A (êîëè÷åñòâî çíà÷åíèé ìíîæåñòâà A), � � X X A A T , 1A — åäèíè÷íàÿ ìàòðèöà ðàçìåðà 1� | |A . 170 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2016, òîì 52, ¹ 4 Ðèñ. 3. Ôóíêöèÿ ïðèíàäëåæíîñòè � ~ ( ) Y i i y 0 y ei i L� y h ei i L� �( )1 yi y h ei i R� �( )1 y ei i R� y 1 h Øàã 5. Âû÷èñëèòü âåêòîð a X uA� T , ãäå u X wA A A� ' , wA A A A� �� � 11 . Øàã 6. Íàéòè çíà÷åíèå � min � � , � � � � � � � � � � � � � � � � �� � j A j A j j A j C c a C c a (ìèíèìóì îïðåäå- ëÿåòñÿ ïî âñåì ïîëîæèòåëüíûì çíà÷åíèÿì äëÿ êàæäîãî j). Øàã 7. Íàéòè çíà÷åíèÿ ��A äëÿ èòåðàöèè � � �� � �A A Au� � � . Øàã 8. Ïîâòîðèòü ïðîöåññ n ðàç (n — êîëè÷åñòâî ôàêòîðîâ), íà÷èíàÿ ñ øàãà 2. Äëÿ êàæäîãî øàãà âû÷èñëèòü çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà Cp Ìàëëîóçà. Äëÿ ïîñòðîåíèÿ íå÷åòêîé ðåãðåññèîííîé ìîäåëè âûáåðåì íàáîð êîýôôèöè- åíòîâ, ñîîòâåòñòâóþùèé ìèíèìàëüíîìó çíà÷åíèþ êîýôôèöèåíòà Cp. Òîãäà â îá- ùåì âèäå çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà ñòåïåíè îáñòðóêöèè ìîæíî ïðåäñòàâèòü êàê íå÷åòêóþ ðåãðåññèîííóþ ìîäåëü ~ ~ ~ ~ Y A A X A Xn n� � � �0 1 1 � , (1) ãäå ~ ( , )Y y ei i i� , i m� �1, , , — íå÷åòêàÿ âåëè÷èíà ñ öåíòðîì yi è øèðèíîé ei , ~ ( , )A a cj j j� , j n� 0, ,� , — íå÷åòêàÿ âåëè÷èíà ñ öåíòðîì a j è øèðèíîé c j . Ðåøåíèå äàííîé çàäà÷è ñîãëàñíî [17] ñâîäèòñÿ ê ðåøåíèþ çàäà÷è ëèíåéíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ: ìèíèìèçèðîâàòü ôóíêöèþ S c c xj ij i m j n � � �� ��0 11 c îãðàíè÷åíèÿìè c c j0 0 0� �, , j n�1, ,� , a a x h c c x y hj ij j ij j n j n i0 0 11 1 1� � � � � � � � � � � � � � � �� �� ( ) | | ( )ei , a a x h c c x y hj ij j ij j n j n i0 0 11 1 1� � � � � � � � � � � � � � � �� �� ( ) | | ( )ei , i m�1, ,� , ãäå h {0 1, ] — êîýôôèöèåíò íåîïðåäåëåííîñòè. Òàêèì îáðàçîì, â ðåçóëüòàòå ðåøå- íèÿ ýòîé çàäà÷è îïðåäåëÿþòñÿ íå÷åòêèå êîýôôèöèåíòû ðåãðåññèîííîé ìîäåëè ~ A . ÐÅÇÓËÜÒÀÒÛ Äëÿ èññëåäîâàíèÿ èñïîëüçîâàëàñü âûáîðêà èç 70 ýëåìåíòîâ, ñîñòîÿùàÿ èç äâóõ îäèíàêîâûõ ÷àñòåé: îáó÷àþùåé è òåñòîâîé. Ïðè îáó÷åíèè ìîäåëè âû- äåëÿëèñü äâà çíà÷èìûõ ôàêòîðà, à èìåííî x3 è x5 , êîòîðûå â äàëüíåéøåì èñ- ïîëüçîâàëèñü äëÿ ïîñòðîåíèÿ íå÷åòêîé ðåãðåññèîííîé ìîäåëè. Ñîãëàñíî ôîðìóëå (1) ïîëó÷åíà íå÷åòêàÿ ðåãðåññèîííàÿ ìîäåëü çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà R150 : Y X X� � �( . , . ) ( . , . ) ( . , . )0 14 0 001 0 001 0 01 0 48 0 23 5 . Êîëè÷åñòâî îøèáîê äëÿ äàííîé ìîäåëè ïî îáó÷àþùåé è òåñòîâîé âûáîðêàì ñîñòàâèëî 1 % è 3.4 % ñîîòâåòñòâåííî. Ïðè ñîçäàíèè ìîäåëè, âêëþ÷àþùåé âñå ôàêòîðû, êîëè÷åñòâî îøèáîê ïî îáó÷àþùåé è òåñòîâîé âûáîðêàì ñîñòàâèëî 1 % è 60 % ñîîòâåòñòâåííî. ÇÀÊËÞ×ÅÍÈÅ Â ðàáîòå ïðåäëîæåí ìåòîä ïîñòðîåíèÿ íå÷åòêîé ðåãðåññèîííîé ìîäåëè íà îñíîâå ìåòîäà LARS äëÿ âûáîðà çíà÷èìûõ ïðèçíàêîâ ðèíîìàíîìåòðè÷åñêèõ ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2016, òîì 52, ¹ 4 171 èññëåäîâàíèé ïðè äèàãíîñòèêå ñòåïåíè îáñòðóêöèè íîñîâîãî äûõàíèÿ. Ïðåä- ëîæåííûé ìåòîä ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü êîëè÷åñòâî âõîäíûõ ïàðàìåòðîâ ìîäå- ëè, à çíà÷èò, èçáåæàòü åå «ïåðåòðåíèðîâàííîñòè».  îòëè÷èå îò ìåòîäîâ âû- áîðà ïðèçíàêîâ íà îñíîâå øàãîâîé ðåãðåññèè ñ èñïîëüçîâàíèåì F -êîýôôèöè- åíòà óðîâåíü çíà÷èìîñòè çàäàâàòü íå íóæíî. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ïîçâîëÿþò âûäåëèòü äâà çíà÷èìûõ êîýôôèöèåíòà ìîäåëè, âëèÿþùèõ íà ïðî- ãíîçèðóåìóþ ñòåïåíü îáñòðóêöèè. ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ 1. D i a g n o s i s and management of rhinitis: Complete guidelines of the Joint Task Force on practice parameters in allergy, asthma and immunology / M. Dykewicz, S. Fineman, D. Skoner, R. Nicklas, R. Lee, J. Blessing-Moore, J. Li, I. Bernstein, W. Berger, S. Spector, D. Schuller // Ann. Allergy Asthma Immunol. — 1998. — 81. — P. 478–518. 2. W h e e l e r P . , W h e e l e r S . Vasomotor rhinitis // Am. Fam. Physician. — 2005. — 72, N 6. — P. 1057–1062. 3. D a d g a r n i a H . , B a r a d a r a n f a r M . H . , M a z i d i M . , A z i m i M . R . Assessment of septoplasty effectiveness using acoustic rhinometry and rhinomanometry // Iranian Journal of Otorhinolaryngology. — 2013. — 25 (71). — P. 71–78. 4. T h u l e s i u s H . L . , C e r v i n A . , J e s s e n M . Can we always trust rhinomanometry? // Rhinology. — 2011. — 49, N 1. — P. 46–52. 5. C l e m e n t P . A . , G o r d t s F . Standardisation committee on objective assessment of the nasal airway. Consensus report on acoustic rhinometry and rhinomanometry // Rhinology. — 2005. — 43. — P. 169–179. 6. C a n b a y E . I . , B h a t i a S . N . A comparison of nasal resistance in white, caucasians and blacks // Rhinology. — 1997. — 11, Iss. 1. — P. 73–75. — doi:10.2500/105065897781446801. 7. S a m o l i n s k i B . K . , G r z a n k a A . , G o t l i b T . Changes in nasal cavity dimensions in children and adults by gender and age // Laryngoscope. — 2007. — 117, Iss. 8. — P. 1429–1433. — doi:10.1097/mlg.0b013e318064e837. 8. C r o u s e U . , L a i n e - A l a v a M . T . Effects of age, body mass index, and gender on nasal airflow rate and pressures // Laryngoscope. — 1999. — 109, Iss. 9. — P. 1503–1508. — doi:10.1097/00005537-199909000-00027. 9. V o g t K . , J a l o w a y s k i A . A . 4-Phase-rhinomanometry basics and practice // Rhinology. — 2010. — 21. — P. 1–50. 10. N a i t o K . , M a m i y a T . , M i s h i m a Y . , K o n d o Y . , M i y a t a S . , I w a t a S . Comparison of calculated nasal resistance from Rohrer’s equation with measured resistance at delta P 150Pa // Rhinology. — 1998. — 36, N 1. — P. 28–31. 11. R ��u h r e r F . Der Stromungswiderstand in der menschlichen Atemwegen // Pfl��ugers Arch Ges Physiology. — 1915. — 162. — P. 225–295. 12. B r o m s P . Rhinomanometry. III. Procedures and criteria for distinction between skeletal stenosis and mucosal swelling // Acta Otolaryngol. — 1982. — 94. — P. 361–370. 13. M l y n s k i G . , B e u l e A . Diagnosis of respiratory function of the nose. Diagnostik der respiratorischen Funktion der Nase // HNO. Springer Medizin Verlag. — 2008. — 56, Iss. 1. — P. 81–99. — http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00106-007-1655-0#page-2. 14. T h u l e s i u s H . L . Rhinomanometry in clinical use. A tool in the septoplasty decision making process: Doctoral dissertation. Clinical Sciences, 2012. — 67 p. 15. M a l m L . , v . W i j k R . G . , B a c h e r t C . Guidelines for nasal provocations with aspects on nasal patency, airflow, and airflow resistance. International Committee on Objective Assessment of the Nasal Airways, International Rhinologic Society. // Rhinology. — 2000. — 38, N 1. — P. 1–6. — http:// www.rhinologyjournal.com/abstract.php?id=88. 16. J u l i � J . C . , E n r i q u e t a M . B u r c h � s M a r t o r e l l A . Active anterior rhinomanometry in paediatrics. Normality criteria. // Allergologia et Immunopathologia. — 2011. — 39, N 6. — P. 342–346. 17. T a n a k a H . , U e j i m a S . , A s a i K . Linear regression analysis with fuzzy model // IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics. — 1982. — 12, N 6. — P. 903–907. 18. D i a m o n d P . Fuzzy least squares // Information Sci. — 1988. — 46, N 3. — P. 141–157. 19. P e t e r s G . Fuzzy linear regression with fuzzy intervals // Fuzzy Sets and Systems. — 1994. — 63, N 1. — P. 45–55. 172 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2016, òîì 52, ¹ 4 20. K i m K . J . , M o s k o w i t z H . , K o k s a l a n M . Fuzzy versus statistical linear regression // European Journal of Operational Research. — 1996. — 92, N 2. — P. 417–434. 21. M i l e a V . , A l m e i d a R . J . , K a y m a k U . , F r a s i n c a r F . A fuzzy model of a European index based on automatically extracted content information // Symposium on Computational Intelligence for Financial Engineering & Economics. IEEE Symposium, 2011, 11–15 April. — P. 1–8. — doi: 10.1109/CIFER.2011.5953571. 22. C h a n K . Y . , L a m H . A . , D i l l o n T . S . , L i n g S . H . A stepwise based fuzzy regression procedure for developing customer preference models in new product development // Fuzzy Systems, IEEE Transactions on Fuzzy Systems. — 2013. — 23, Iss. 5. — P. 1–18. 23. Í å ÷ è ï î ð å í ê î À . Ñ . Òåõíè÷åñêèå àñïåêòû ðèíîìàíîìåòðèè // Âîñòî÷íî-åâðîïåéñêèé æóðíàë ïåðåäîâûõ òåõíîëîãèé. — 2013. — 4, ¹ 9(64). — C. 11–14. 24. E f r o n B . , H a s t i e T . , J o h n s t o n e I . , T i b s h i r a n i R . Least angle regression // Ann. Statist. — 2004. — 32, N 2. — P. 407–499. 25. S h a p i r o A . F . Fuzzy regression models // ARC USA. — 2005. — P. 1–17. Íàä³éøëà äî ðåäàêö³¿ 03.12.2015 À.Ë. ªðîõ³í, À.Ñ. Áàá³é, À.Ñ. Íå÷èïîðåíêî, Î.Ï. Òóðóòà ÌÅÒÎÄ ÏÎÁÓÄÎÂÈ ÍÅײÒÊί ÐÅÃÐÅѲÉÍί ÌÎÄÅ˲ ÍÀ ÎÑÍβ LARS ÄËß ÂÈÁÎÐÓ ÇÍÀ×ÈÌÈÕ ÎÇÍÀÊ Àíîòàö³ÿ. Çàïðîïîíîâàíî ìåòîä ïîáóäîâè íå÷³òêî¿ ðåãðåñ³éíî¿ ìîäåë³ íà îñíîâ³ LARS. Ðîçãëÿíóòî îñîáëèâîñò³ âèêîðèñòàííÿ íå÷³òêîãî ðåãðåñ³éíîãî àíàë³çó ó çàäà÷àõ ìåäè÷íî¿ ä³àãíîñòèêè. Öåé ìåòîä äîçâîëÿº ñêîðîòèòè ÷èñ- ëî ïàðàìåòð³â ìîäåë³, ÿê³ âïëèâàþòü íà ïðîãíîçîâàíèé ñòóï³íü îáñòðóêö³¿ íîñîâîãî äèõàííÿ, à òàêîæ óíèêíóòè «ïåðåòðåíîâàíîñò³» ìîäåë³. Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ðèíîìàíîìåòð³ÿ, íå÷³òêèé ðåãðåñ³éíèé àíàë³ç, ìåòîä LARS, âèá³ð çíà÷óùèõ ôàêòîð³â, ìóëüòèêîë³íåàðí³ñòü, ë³í³éíå ïðîãðàìóâàííÿ. A.L. Yerokhin, A.S. Babii, A.S. Nechyporenko, O.P. Turuta THE METHOD TO CONSTRUCT FUZZY REGRESSION MODEL BASED ON LARS FOR SELECTION OF SIGNIFICANT FEATURES Abstract. The paper proposes a method to construct a fuzzy regression model based on the LARS. The features of the use of fuzzy regression analysis for medical diagnosis are considered. The proposed method can reduce the number of model parameters affecting the projected degree of obstruction of nasal breathing and allows one to avoid “overtraining” of the model. Keywords: rhinomanometry, fuzzy regression analysis, method LARS, selection of significant factors, multicollinearity, linear programming. Åðîõèí Àíäðåé Ëåîíèäîâè÷, äîêòîð òåõí. íàóê, ïðîôåññîð Õàðüêîâñêîãî íàöèîíàëüíîãî óíèâåðñèòåòà ðàäèîýëåêòðîíèêè, å-mail: ayerokhin@ukr.net. Áàáèé Àíäðåé Ñòåïàíîâè÷, àñïèðàíò Õàðüêîâñêîãî íàöèîíàëüíîãî óíèâåðñèòåòà ðàäèîýëåêòðîíèêè, å-mail: apratster@gmail.com. Íå÷èïîðåíêî Àëèíà Ñåðãååâíà, êàíäèäàò òåõí. íàóê, äîöåíò Õàðüêîâñêîãî íàöèîíàëüíîãî óíèâåðñèòåòà ðàäèîýëåêòðîíèêè, e-mail: alinanechiporenko@gmail.com. Òóðóòà Àëåêñåé Ïåòðîâè÷, êàíäèäàò òåõí. íàóê, äîöåíò Õàðüêîâñêîãî íàöèîíàëüíîãî óíèâåðñèòåòà ðàäèîýëåêòðîíèêè, e-mail: alexey.turuta@gmail.com. ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2016, òîì 52, ¹ 4 173
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-142009
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 0023-1274
language Russian
last_indexed 2025-12-07T17:01:38Z
publishDate 2016
publisher Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
record_format dspace
spelling Ерохин, А.Л.
Бабий, А.С.
Нечипоренко, А.С.
Турута, А.П.
2018-09-19T19:36:33Z
2018-09-19T19:36:33Z
2016
Метод построения нечеткой регрессионной модели на основе LARS для выбора значимых признаков / А.Л. Ерохин, А.С. Бабий, А.С. Нечипоренко, А.П. Турута // Кибернетика и системный анализ. — 2016. — Т. 52, № 4. — С. 167-173. — Бібліогр.: 25 назв. — рос.
0023-1274
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142009
004.942:616-073.175
Предложен метод построения нечеткой регрессионной модели на основе LARS. Рассмотрены особенности использования нечеткого регрессионного анализа в задачах медицинской диагностики. Данный метод позволяет сократить число параметров модели, влияющих на прогнозируемую степень обструкции носового дыхания и избежать «перетренированности» модели.
Запропоновано метод побудови нечіткої регресійної моделі на основі LARS. Розглянуто особливості використання нечіткого регресійного аналізу у задачах медичної діагностики. Цей метод дозволяє скоротити число параметрів моделі, які впливають на прогнозований ступінь обструкції носового дихання, а також уникнути «перетренованості» моделі.
The paper proposes a method to construct a fuzzy regression model based on the LARS. The features of the use of fuzzy regression analysis for medical diagnosis are considered. The proposed method can reduce the number of model parameters affecting the projected degree of obstruction of nasal breathing and allows one to avoid “overtraining” of the model.
ru
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
Кибернетика и системный анализ
Программно-технические комплексы
Метод построения нечеткой регрессионной модели на основе LARS для выбора значимых признаков
Метод побудови нечіткої регресійної моделі на основі LARS для вибору значимих ознак
The method to construct fuzzy regression model based on LARS for selection of significant features
Article
published earlier
spellingShingle Метод построения нечеткой регрессионной модели на основе LARS для выбора значимых признаков
Ерохин, А.Л.
Бабий, А.С.
Нечипоренко, А.С.
Турута, А.П.
Программно-технические комплексы
title Метод построения нечеткой регрессионной модели на основе LARS для выбора значимых признаков
title_alt Метод побудови нечіткої регресійної моделі на основі LARS для вибору значимих ознак
The method to construct fuzzy regression model based on LARS for selection of significant features
title_full Метод построения нечеткой регрессионной модели на основе LARS для выбора значимых признаков
title_fullStr Метод построения нечеткой регрессионной модели на основе LARS для выбора значимых признаков
title_full_unstemmed Метод построения нечеткой регрессионной модели на основе LARS для выбора значимых признаков
title_short Метод построения нечеткой регрессионной модели на основе LARS для выбора значимых признаков
title_sort метод построения нечеткой регрессионной модели на основе lars для выбора значимых признаков
topic Программно-технические комплексы
topic_facet Программно-технические комплексы
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142009
work_keys_str_mv AT erohinal metodpostroeniânečetkoiregressionnoimodelinaosnovelarsdlâvyboraznačimyhpriznakov
AT babiias metodpostroeniânečetkoiregressionnoimodelinaosnovelarsdlâvyboraznačimyhpriznakov
AT nečiporenkoas metodpostroeniânečetkoiregressionnoimodelinaosnovelarsdlâvyboraznačimyhpriznakov
AT turutaap metodpostroeniânečetkoiregressionnoimodelinaosnovelarsdlâvyboraznačimyhpriznakov
AT erohinal metodpobudovinečítkoíregresíinoímodelínaosnovílarsdlâviboruznačimihoznak
AT babiias metodpobudovinečítkoíregresíinoímodelínaosnovílarsdlâviboruznačimihoznak
AT nečiporenkoas metodpobudovinečítkoíregresíinoímodelínaosnovílarsdlâviboruznačimihoznak
AT turutaap metodpobudovinečítkoíregresíinoímodelínaosnovílarsdlâviboruznačimihoznak
AT erohinal themethodtoconstructfuzzyregressionmodelbasedonlarsforselectionofsignificantfeatures
AT babiias themethodtoconstructfuzzyregressionmodelbasedonlarsforselectionofsignificantfeatures
AT nečiporenkoas themethodtoconstructfuzzyregressionmodelbasedonlarsforselectionofsignificantfeatures
AT turutaap themethodtoconstructfuzzyregressionmodelbasedonlarsforselectionofsignificantfeatures