Statistics and Machine Learning Toolbox

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Statistics and Machine Learning Toolbox

Analisi e modellazione di dati utilizzando la statistica e tecniche di Machine Learning

Statistics and Machine Learning Toolbox fornisce funzioni e app per l’analisi statistica e il Machine Learning in MATLAB.

Per l’analisi statistica è possibile utilizzare le statistiche descrittive per esplorare i dati, eseguire il fitting delle distribuzioni di probabilità, testare ipotesi, eseguire analisi della varianza (ANOVA), pianificare esperimenti, validare sistemi di misurazione e monitorare i processi. È possibile utilizzare funzioni per l’analisi programmatica e app interattive per workflow guidati, ad esempio il fitting di distribuzioni, la progettazione di esperimenti (DOE) e gli studi Gage R&R.

Per il Machine Learning è possibile addestrare modelli di regressione, classificazione, clustering e altri modelli in modo interattivo o programmatico. Il toolbox supporta l’ingegneria delle feature, la riduzione della dimensionalità, l’interpretazione dei modelli, l’integrazione con Simulink e la generazione di codice C/C++ per la distribuzione. Per un’esperienza interattiva, puoi utilizzare le app Classification Learner o Regression Learner per esplorare i dati, selezionare le feature, scegliere gli schemi di validazione, mettere a punto gli iperparametri e valutare più algoritmi affiancati.

Il video dura 1:52

Analisi statistiche

Il grafico a dispersione multidimensionale mostra le relazioni tra le variabili.

Esplorazione e visualizzazione dei dati

Esplora i dati con grafici statistici, elementi grafici interattivi e statistiche descrittive. Riassumi tendenza centrale, dispersione, forma, correlazione e covarianza.

App DOE Explorer che mostra un riepilogo del fitting di una regressione lineare con coefficienti stimati, effetti standardizzati e risultati dell’ANOVA.

Progettazione di esperimenti (DOE)

Progetta esperimenti sistematici e analizza i dati di risposta nell’app DOE Explorer. Genera progetti di esperimenti comuni, esegui il fitting di modelli lineari, esamina l’ANOVA e la diagnostica dei residui ed esporta i risultati per eseguire ulteriori analisi in MATLAB.

 Grafici di controllo X-bar e R con linee centrali e limiti di controllo.

Controllo statistico di processo

Monitora la stabilità e la capacità del processo con grafici di controllo, analisi della capacità e analisi di Pareto. Valuta la variabilità del sistema di misurazione con l’app Gage R&R.

I dati relativi ai guasti vengono visualizzati con i valori di durata censurati.

Analisi dell’affidabilità

Modella i tempi di guasto, i tassi di rischio e le curve di sopravvivenza a partire da dati di durata censurati, quindi calcola il tempo medio tra i guasti (MTBF) a partire da queste stime.

Valutazione del fitting della distribuzione di probabilità rispetto a dati campione.

Distribuzioni di probabilità

Esegui il fitting di distribuzioni continue e discrete, valuta la bontà di adattamento mediante grafici statistici e calcola le funzioni di densità di probabilità e di distribuzione cumulativa. 

Grafico dei confronti ANOVA che mostra le medie dei gruppi con intervalli di confidenza.

Test delle ipotesi e ANOVA

Confronta i gruppi e valuta gli effetti dei fattori con test t, test non parametrici, test di distribuzione e ANOVA. Utilizza l’ANOVA a una via, multifattoriale e a misure ripetute con confronti post-hoc per interpretare le differenze statistiche.

Documentazione (Test delle ipotesi, ANOVA) | Esempi (Test delle ipotesi, ANOVA)

Machine Learning

App Regression Learner che confronta modelli di regressione addestrati.

Classificazione e regressione

Addestra, valida e confronta interattivamente modelli di classificazione e regressione senza scrivere codice. Esplora i dati, seleziona le feature, scegli gli schemi di validazione, metti a punto gli iperparametri ed esporta i modelli addestrati o il codice MATLAB.

Esempio di codice MATLAB per il fitting di modelli di regressione con processo gaussiano e il confronto degli intervalli di predizione.

Workflow di Machine Learning

Crea workflow di Machine Learning end-to-end in MATLAB, dalla preparazione dei dati e dall’ingegneria delle feature all’addestramento, alla valutazione e alla distribuzione dei modelli. Crea pipeline riutilizzabili, automatizza i workflow e scala gli esperimenti. 

Diagramma che mostra i workflow di Machine Learning in MATLAB per la generazione di codice per hardware embedded o la compilazione di modelli per sistemi enterprise.

Generazione e distribuzione di codici

Distribuisci modelli di Machine Learning in sistemi di produzione e target embedded. Genera codice C/C++ ottimizzato dai modelli addestrati oppure integra i modelli addestrati nei workflow di Simulink.

Grafico dei coefficienti della regressione parziale ai minimi quadrati che mostra l’importanza dei predittori tra le feature.

Progettazione delle feature

Estrai, trasforma e seleziona le feature per migliorare le prestazioni predittive. Applica tecniche di riduzione della dimensionalità (tra cui la PCA) e selezione delle feature per identificare gli input più informativi per la modellazione.

Pipeline di Machine Learning per i componenti del workflow di classificazione.

Pipeline di Machine Learning

Definisci workflow che combinano pre-elaborazione, selezione delle feature e addestramento dei modelli in pipeline riutilizzabili. Standardizza gli esperimenti, riduci le attività manuali e distribuisci workflow uniformi tra i vari team e le diverse applicazioni.

“Sono molto più efficiente quando utilizzo MATLAB rispetto a un’alternativa open source. In sole tre settimane ho sviluppato e distribuito un software di analisi in MATLAB che ha già consentito ai ricercatori di MedImmune di risparmiare migliaia di ore di lavoro.”

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