Cây quyết định

Cây quyết định là một thuật toán học có giám sát dùng để đưa ra quyết định hoặc dự đoán dựa trên dữ liệu đầu vào. Nó được trực quan hóa thành một cấu trúc dạng cây, trong đó mỗi nút bên trong đại diện cho một phép kiểm tra thuộc tính, mỗi nhánh là kết quả của phép kiểm tra, và mỗi nút lá đại diện cho một nhãn lớp hoặc một giá trị liên tục.

Các thành phần chính của Cây quyết định

1. Nút gốc: Đại diện cho toàn bộ tập dữ liệu và quyết định ban đầu cần đưa ra.
2. Nút bên trong: Đại diện cho các quyết định hoặc phép kiểm tra thuộc tính. Mỗi nút bên trong có một hoặc nhiều nhánh.
3. Nhánh: Đại diện cho kết quả của một quyết định hoặc phép kiểm tra, dẫn đến một nút khác.
4. Nút lá (nút kết thúc): Đại diện cho quyết định hoặc dự đoán cuối cùng, nơi không còn phân tách thêm.

Cấu trúc của Cây quyết định

Cây quyết định bắt đầu với một nút gốc, sau đó phân nhánh dựa trên giá trị của một thuộc tính. Các nhánh này dẫn đến các nút bên trong, tiếp tục phân tách cho đến khi đến các nút lá. Các đường đi từ nút gốc đến nút lá đại diện cho các quy tắc quyết định.

Cách hoạt động của Cây quyết định

Quy trình xây dựng Cây quyết định bao gồm các bước:

1. Chọn thuộc tính tối ưu: Sử dụng các chỉ số như độ tinh khiết Gini, entropy hoặc thông tin thu được để chọn thuộc tính tốt nhất để phân tách dữ liệu.
2. Phân tách tập dữ liệu: Tập dữ liệu được chia thành các tập con dựa trên thuộc tính đã chọn.
3. Lặp lại quy trình: Quy trình này được lặp lại đệ quy cho từng tập con, tạo ra các nút bên trong hoặc nút lá mới cho đến khi đạt tiêu chí dừng, ví dụ như tất cả các mẫu trong một nút thuộc về cùng một lớp hoặc đạt đến độ sâu xác định trước.

Các chỉ số để phân tách

• Độ tinh khiết Gini: Đo tần suất một phần tử được chọn ngẫu nhiên bị phân loại sai.
• Entropy: Đo mức độ hỗn loạn hoặc không tinh khiết trong tập dữ liệu.
• Thông tin thu được: Đo mức độ giảm entropy hoặc độ không tinh khiết khi phân tách dữ liệu dựa trên một thuộc tính.

Ưu điểm của Cây quyết định

• Dễ hiểu: Cấu trúc dạng cây trực quan và dễ diễn giải.
• Linh hoạt: Có thể dùng cho cả phân loại và hồi quy.
• Không tham số: Không giả định phân phối dữ liệu nền.
• Xử lý được cả dữ liệu số và phân loại: Có khả năng xử lý nhiều loại dữ liệu khác nhau.

Nhược điểm của Cây quyết định

• Quá khớp: Cây có thể trở nên quá phức tạp và khớp quá mức với dữ liệu huấn luyện.
• Không ổn định: Thay đổi nhỏ trong dữ liệu có thể dẫn đến cây hoàn toàn khác nhau.
• Thiên vị: Có thể thiên vị với các thuộc tính có nhiều mức giá trị.

Ứng dụng của Cây quyết định trong AI

Cây quyết định rất linh hoạt và được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

• Y tế: Chẩn đoán bệnh dựa trên dữ liệu bệnh nhân.
• Tài chính: Chấm điểm tín dụng và đánh giá rủi ro.
• Marketing: Phân khúc và nhắm mục tiêu khách hàng.
• Sản xuất: Kiểm soát chất lượng và phát hiện lỗi.