湖南文理學院《機器學習》2022-2023學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁湖南文理學院

《機器學習》2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、當使用支持向量機（SVM）進行分類任務時，如果數(shù)據(jù)不是線性可分的，通常會采用以下哪種方法（）A.增加樣本數(shù)量B.降低維度C.使用核函數(shù)將數(shù)據(jù)映射到高維空間D.更換分類算法2、在構建一個用于圖像識別的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡（CNN）時，需要考慮許多因素。假設我們正在設計一個用于識別手寫數(shù)字的CNN模型。以下關于CNN設計的描述，哪一項是不正確的？（）A.增加卷積層的數(shù)量可以提取更復雜的圖像特征，提高識別準確率B.較大的卷積核尺寸能夠捕捉更廣泛的圖像信息，有助于模型性能提升C.在卷積層后添加池化層可以減少特征數(shù)量，降低計算復雜度，同時保持主要特征D.使用合適的激活函數(shù)如ReLU可以引入非線性，增強模型的表達能力3、在強化學習中，智能體通過與環(huán)境交互來學習最優(yōu)策略。如果智能體在某個狀態(tài)下采取的行動總是導致低獎勵，它應該（）A.繼續(xù)采取相同的行動，希望情況會改善B.隨機選擇其他行動C.根據(jù)策略網(wǎng)絡的輸出選擇行動D.調整策略以避免采取該行動4、想象一個無人駕駛汽車的環(huán)境感知任務，需要識別道路、車輛、行人等對象。以下哪種機器學習方法可能是最關鍵的？（）A.目標檢測算法，如FasterR-CNN或YOLO，能夠快速準確地識別多個對象，但對小目標檢測可能存在挑戰(zhàn)B.語義分割算法，對圖像進行像素級的分類，但計算量較大C.實例分割算法，不僅區(qū)分不同類別，還區(qū)分同一類別中的不同個體，但模型復雜D.以上三種方法結合使用，根據(jù)具體場景和需求進行選擇和優(yōu)化5、假設要預測一個時間序列數(shù)據(jù)中的突然變化點，以下哪種方法可能是最合適的？（）A.滑動窗口分析，通過比較相鄰窗口的數(shù)據(jù)差異來檢測變化，但窗口大小選擇困難B.基于統(tǒng)計的假設檢驗，如t檢驗或方差分析，但對數(shù)據(jù)分布有要求C.變點檢測算法，如CUSUM或Pettitt檢驗，專門用于檢測變化點，但可能對噪聲敏感D.深度學習中的異常檢測模型，能夠自動學習變化模式，但需要大量數(shù)據(jù)訓練6、在一個多標簽分類問題中，每個樣本可能同時屬于多個類別。例如，一篇文章可能同時涉及科技、娛樂和體育等多個主題。以下哪種方法可以有效地處理多標簽分類任務？（）A.將多標簽問題轉化為多個二分類問題，分別進行預測B.使用一個單一的分類器，輸出多個概率值表示屬于各個類別的可能性C.對每個標簽分別訓練一個獨立的分類器D.以上方法都不可行，多標簽分類問題無法通過機器學習解決7、想象一個圖像識別的任務，需要對大量的圖片進行分類，例如區(qū)分貓和狗的圖片。為了達到較好的識別效果，同時考慮計算資源和訓練時間的限制。以下哪種方法可能是最合適的？（）A.使用傳統(tǒng)的機器學習算法，如基于特征工程的支持向量機，需要手動設計特征，但計算量相對較小B.采用淺層的神經(jīng)網(wǎng)絡，如只有一到兩個隱藏層的神經(jīng)網(wǎng)絡，訓練速度較快，但可能無法捕捉復雜的圖像特征C.運用深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡，如ResNet架構，能夠自動學習特征，識別效果好，但計算資源需求大，訓練時間長D.利用遷移學習，將在大規(guī)模圖像數(shù)據(jù)集上預訓練好的模型，如Inception模型，微調應用到當前任務，節(jié)省訓練時間和計算資源8、在監(jiān)督學習中，常見的算法有線性回歸、邏輯回歸、支持向量機等。以下關于監(jiān)督學習算法的說法中，錯誤的是：線性回歸用于預測連續(xù)值，邏輯回歸用于分類任務。支持向量機通過尋找一個最優(yōu)的超平面來分類數(shù)據(jù)。那么，下列關于監(jiān)督學習算法的說法錯誤的是（）A.線性回歸的模型簡單，容易理解，但對于復雜的數(shù)據(jù)集可能效果不佳B.邏輯回歸可以處理二分類和多分類問題，并且可以輸出概率值C.支持向量機在小樣本數(shù)據(jù)集上表現(xiàn)出色，但對于大規(guī)模數(shù)據(jù)集計算成本較高D.監(jiān)督學習算法的性能只取決于模型的復雜度，與數(shù)據(jù)的特征選擇無關9、無監(jiān)督學習算法主要包括聚類和降維等方法。以下關于無監(jiān)督學習算法的說法中，錯誤的是：聚類算法將數(shù)據(jù)分成不同的組，而降維算法則將高維數(shù)據(jù)映射到低維空間。那么，下列關于無監(jiān)督學習算法的說法錯誤的是（）A.K均值聚類算法需要預先指定聚類的個數(shù)K，并且對初始值比較敏感B.層次聚類算法可以生成樹形結構的聚類結果，便于直觀理解C.主成分分析是一種常用的降維算法，可以保留數(shù)據(jù)的主要特征D.無監(jiān)督學習算法不需要任何先驗知識，完全由數(shù)據(jù)本身驅動10、在進行時間序列預測時，有多種方法可供選擇。假設我們要預測股票價格的走勢。以下關于時間序列預測方法的描述，哪一項是不正確的？（）A.自回歸移動平均（ARMA）模型假設時間序列是線性的，通過對歷史數(shù)據(jù)的加權平均和殘差來進行預測B.差分整合移動平均自回歸（ARIMA）模型可以處理非平穩(wěn)的時間序列，通過差分操作將其轉化為平穩(wěn)序列C.長短期記憶網(wǎng)絡（LSTM）能夠捕捉時間序列中的長期依賴關系，適用于復雜的時間序列預測任務D.所有的時間序列預測方法都能準確地預測未來的股票價格，不受市場不確定性和突發(fā)事件的影響11、在機器學習中，強化學習是一種通過與環(huán)境交互來學習最優(yōu)策略的方法。假設一個機器人要通過強化學習來學習如何在復雜的環(huán)境中行走。以下關于強化學習的描述，哪一項是不正確的？（）A.強化學習中的智能體根據(jù)環(huán)境的反饋（獎勵或懲罰）來調整自己的行為策略B.Q-learning是一種基于值函數(shù)的強化學習算法，通過估計狀態(tài)-動作值來選擇最優(yōu)動作C.策略梯度算法直接優(yōu)化策略函數(shù)，通過計算策略的梯度來更新策略參數(shù)D.強化學習不需要對環(huán)境進行建模，只需要不斷嘗試不同的動作就能找到最優(yōu)策略12、在一個信用評估的問題中，需要根據(jù)個人的信用記錄、收入、債務等信息評估其信用風險。以下哪種模型評估指標可能是最重要的？（）A.準確率（Accuracy），衡量正確分類的比例，但在不平衡數(shù)據(jù)集中可能不準確B.召回率（Recall），關注正例的識別能力，但可能導致誤判增加C.F1分數(shù)，綜合考慮準確率和召回率，但對不同類別的權重相同D.受試者工作特征曲線下面積（AUC-ROC），能夠評估模型在不同閾值下的性能，對不平衡數(shù)據(jù)較穩(wěn)健13、在一個無監(jiān)督學習問題中，需要發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的潛在結構。如果數(shù)據(jù)具有層次結構，以下哪種方法可能比較適合？（）A.自組織映射（SOM）B.生成對抗網(wǎng)絡（GAN）C.層次聚類D.以上方法都可以14、在進行圖像識別任務時，需要對大量的圖像數(shù)據(jù)進行特征提取。假設我們有一組包含各種動物的圖像，要區(qū)分貓和狗。如果采用傳統(tǒng)的手工設計特征方法，可能會面臨諸多挑戰(zhàn)，例如特征的選擇和設計需要豐富的專業(yè)知識和經(jīng)驗。而使用深度學習中的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡（CNN），能夠自動從數(shù)據(jù)中學習特征。那么，以下關于CNN在圖像特征提取方面的描述，哪一項是正確的？（）A.CNN只能提取圖像的低級特征，如邊緣和顏色B.CNN能夠同時提取圖像的低級和高級語義特征，具有強大的表達能力C.CNN提取的特征與圖像的內容無關，主要取決于網(wǎng)絡結構D.CNN提取的特征是固定的，無法根據(jù)不同的圖像數(shù)據(jù)集進行調整15、考慮一個圖像分類任務，使用深度學習模型進行訓練。在訓練過程中，如果發(fā)現(xiàn)模型在訓練集上的準確率很高，但在驗證集上的準確率較低，可能存在以下哪種問題？（）A.模型欠擬合，需要增加模型的復雜度B.數(shù)據(jù)預處理不當，需要重新處理數(shù)據(jù)C.模型過擬合，需要采取正則化措施D.訓練數(shù)據(jù)量不足，需要增加更多的數(shù)據(jù)二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋如何在機器學習中處理異常值。2、（本題5分）簡述在機器學習中，如何處理類別不平衡的數(shù)據(jù)集。3、（本題5分）說明機器學習在動物學中的行為分析。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析長短時記憶網(wǎng)絡（LSTM）和門控循環(huán)單元（GRU）的改進之處及在序列數(shù)據(jù)處理中的優(yōu)勢。2、（本題5分）分析機器學習中的半監(jiān)督學習在圖像標注中的應用。半監(jiān)督學習可以用于圖像標注，減少標注成本，介紹其應用方法。3、（本題5分）詳細闡述自動編碼器（Autoencoder）在數(shù)據(jù)壓縮和特征學習中的作用，分析其與主成分分析（PCA）的區(qū)別和聯(lián)系。4、（本題5分）探討深度學習中的圖神經(jīng)網(wǎng)絡的原理及應用。分析其在社交網(wǎng)絡分析、化學結構預測等方面的潛力。5、（本題5分）分析機器學習中