Learning mechanism for a collective classifier based on competition driven by training examples

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

The purpose of this work is to modify the learning mechanism of a collective classifier in order to provide learning by population dynamics alone, without requiring an external sorting device. A collective classifier is an ensemble of non-identical simple elements, which do not have any intrinsic dynamics neither variable parameters; the classifier admits learning by adjusting the composition of the ensemble, which was provided in the preceding literature by selecting the ensemble elements using a sorting device. Methods. The population dynamics model of a collective classifier is extended by adding a “learning subsystem”, which is controlled by a sequence of training examples and, in turn, controls the strength of intraspecific competition in the population dynamics. The learning subsystem dynamics is reduced to a linear mapping with random parameters expressed via training examples. The solution to the mapping is an asymptotically stationary Markovian random process, for which we analytically find asymptotic expectation and show its variance to vanish in the limit under the specified assumptions, thus allowing an approximate deterministic description of the coupled population dynamics based on available results from the preceding literature. Results. We show analytically and illustrate it by numerical simulation that the decision rule of our classifier in the course of learning converges to the Bayesian rule under assumptions which are essentially in line with available literature on collective classifiers. The implementation of the required competitive dynamics does not require an external sorting device. Conclusion. We propose a conceptual model for a collective classifier, whose learning is fully provided by its own population dynamics. We expect that our classifier, similarly to the approaches taken in the preceding literature, can be implemented as an ensemble of living cells equipped with synthetic genetic circuits, when a mechanism of population dynamics with synthetically controlled intraspecific competition becomes available.

Авторлар туралы

A. Sutyagin

Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

603950 Nizhny Novgorod, Gagarin Avenue, 23

Oleg Kanakov

Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

ORCID iD: 0000-0001-9041-2209
SPIN-код: 3677-7338
Scopus Author ID: 8958614400
ResearcherId: J-9418-2013
603950 Nizhny Novgorod, Gagarin Avenue, 23

Әдебиет тізімі

  1. Айвазян С. А., Бухштабер В. М., Енюков И. С., Мешалкин Л. Д. Прикладная статистика: Классификация и снижение размерности. М.: Финансы и статистика, 1989. 608 с.
  2. Alpaydin E. Introduction to Machine Learning. Fourth Edition. Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 2020. 683 p.
  3. Сутягин А. А., Канаков О. И. Метод обучения коллективного классификатора на основе конкуренции в режиме сосуществования // Известия вузов. ПНД. 2021. Т. 29, № 2. С. 220–239. doi: 10.18500/0869-6632-2021-29-2-220-239.
  4. Didovyk A., Kanakov O. I., Ivanchenko M. V., Hasty J., Huerta R., Tsimring L. Distributed classifier based on genetically engineered bacterial cell cultures // ACS Synthetic Biology. 2015. Vol. 4, no. 1. P. 72–82. doi: 10.1021/sb500235p.
  5. Kanakov O., Kotelnikov R., Alsaedi A., Tsimring L., Huerta R., Zaikin A., Ivanchenko M. Multiinput distributed classifiers for synthetic genetic circuits // PLoS ONE. 2015. Vol. 10, no. 5. P. e0125144. doi: 10.1371/journal.pone.0125144.
  6. Goh B. S. Global stability in many-species systems // The American Naturalist. 1977. Vol. 111, no. 977. P. 135–143. doi: 10.1086/283144.
  7. Гнеденко Б. В. Курс теории вероятностей. М.: ЛЕНАНД, 2022. 456 с.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».