خوارزمية أقرب الجيران، واختصارها KNN، تتنبأ من أمثلة تدريب قريبة من حالة جديدة بحسب مقياس مسافة. تستخدم فئات الجيران للتصنيف، أو قيمهم العددية للانحدار. [1]
الخلاصة السريعة
تختار خوارزمية أقرب الجيران عددًا محددًا من أقرب الأمثلة، ثم تجمع نتائجهم؛ يعتمد نجاحها على تعريف القرب واختيار العدد. [1]
- تعني k عدد الجيران المستخدمين، وليست عدد الفئات؛ يحتفظ الأسلوب بالأمثلة بدل تعلم قواعد عامة بالطريقة المعتادة. [1]
- في التصنيف المتساوي الأوزان تفوز الفئة الأكثر ظهورًا؛ وفي الانحدار يمكن استخدام المتوسط أو أوزان تعتمد على المسافة. [1]
- العدد الفردي يتجنب تعادل الأصوات بين فئتين فقط؛ لا يمنع كل تعادل متعدد الفئات. [2]
- تغيّر مقاييس الخصائص معنى المسافة، وقد يجعل ازدياد البيانات أو الأبعاد البحث عن الجيران مكلفًا. [1]
ما معنى العدد k؟
نحدد عدد الأمثلة القريبة التي تشارك في التنبؤ. عدد أكبر قد يخفف أثر الضوضاء لكنه يطمس حدودًا محلية، ولذلك لا يوجد عدد واحد مناسب لكل البيانات. [1]
ميز بين اختيار الجيران وطريقة جمع نتائجهم. في بطاقة وصف النموذج، اكتب العدد والمقياس والأوزان كلًا على حدة. كلمة «قريب» وحدها لا تخبر القارئ إن كنت تقارن شكلًا أو طولًا أو مجموعة خصائص مختلفة.
كيف يخرج التصنيف أو التقدير العددي؟
في التصنيف نختار الفئة الأكثر تمثيلًا بين الجيران. وفي الانحدار يمكن أخذ متوسط قيمهم. يمكن إعطاء الجيران الأقرب وزنًا أعلى، فلا تكون لكل الأصوات المساهمة نفسها. [1]
مثال من إعداد المقال: أقرب خمسة أمثلة تحمل الفئات أ، أ، أ، ب، ب. مع أصوات متساوية تتقدم أ بثلاثة أصوات مقابل اثنين. وإذا كانت المهمة تقدير مدة، وكانت قيم أقرب ثلاثة أمثلة 6 و9 و12 دقيقة، يكون المتوسط الحسابي 9 دقائق. كلا المثالين توضيحي، لا اختبار دقة.
لماذا لا يمنع عدد فردي كل تعادل؟
إذا كان التصنيف بين فئتين وكانت الأصوات متساوية، يمنع عدد فردي تعادل عدد الأصوات بينهما. هذا الشرط لا يمتد إلى جميع حالات تعدد الفئات. [2]
لنفترض خمسة جيران بفئات أ، أ، ب، ب، ج. العدد خمسة فردي، لكن الفئتين أ وب متعادلتان في أعلى عدد أصوات. لا يكفي تغيير العدد لمعالجة كل غموض.
تحتاج المسافات المتساوية عند حد اختيار الجيران إلى سياسة محددة؛ قد تتأثر النتيجة بترتيب الأمثلة. [1]
هنا تكون الأسئلة العملية أوضح من قاعدة محفوظة: كم فئة لدينا؟ هل الأوزان متساوية؟ وماذا يفعل التنفيذ عند التعادل؟ كتابة هذه الإجابات تجعل النتيجة قابلة للفهم، خصوصًا عندما تتغير إجابة واحدة عند تبديل ترتيب أمثلة متساوية في القرب.
ما الذي قد يفسد معنى القرب؟
تدخل مقاييس الخصائص في حساب المسافة. ويصبح البحث أقل فاعلية في بعض الفضاءات كثيرة الأبعاد؛ كما تتأثر كلفة التنبؤ بحجم الأمثلة المحفوظة وطريقة البحث. [1]
تخيل مقارنة صناديق بطول مسجل بالسنتيمتر ووزن مسجل بالكيلوغرام. لا تجعل اختلاف الرقمين بديلًا عن تحديد أهمية الطول والوزن في المهمة. دوّن التحويل المستخدم وطبقه بالطريقة نفسها على الحالات الجديدة. ثم اختبر الاختيارات المتاحة على حالات تمثل السؤال المقصود، ودوّن زمن الاستجابة أيضًا. معنى التشابه اختيار نمذجي يحتاج فحصًا، لا حقيقة تولدها الخوارزمية وحدها.
المصادر ومتابعة القراءة
- scikit-learn: Nearest Neighbors (يفتح في نافذة جديدة)scikit-learn.org
- IBM: K-nearest neighbors (يفتح في نافذة جديدة)ibm.com
أُعدّ هذا المقال بصياغة عربية أصلية بالاستناد إلى المصادر أعلاه، وهو مدخل تمهيدي إلى الموضوع. اقرأ منهجية المحتوى وحدوده.