北京理工大学《机器学习初步》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《机器学习初步》2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在机器学习中，数据预处理是非常重要的环节。以下关于数据预处理的说法中，错误的是：数据预处理包括数据清洗、数据归一化、数据标准化等步骤。目的是提高数据的质量和可用性。那么，下列关于数据预处理的说法错误的是（）A.数据清洗可以去除数据中的噪声和异常值B.数据归一化将数据映射到[0,1]区间，便于不同特征之间的比较C.数据标准化将数据的均值和标准差调整为特定的值D.数据预处理对模型的性能影响不大，可以忽略2、假设正在构建一个语音识别系统，需要对输入的语音信号进行预处理和特征提取。语音信号具有时变、非平稳等特点，在预处理阶段，以下哪种操作通常不是必需的？（）A.去除背景噪声B.对语音信号进行分帧和加窗C.将语音信号转换为频域表示D.对语音信号进行压缩编码，减少数据量3、假设正在进行一个目标检测任务，例如在图像中检测出人物和车辆。以下哪种深度学习框架在目标检测中被广泛应用？（）A.TensorFlowB.PyTorchC.CaffeD.以上框架都常用于目标检测4、在机器学习中，强化学习是一种通过与环境交互来学习最优策略的方法。假设一个机器人要通过强化学习来学习如何在复杂的环境中行走。以下关于强化学习的描述，哪一项是不正确的？（）A.强化学习中的智能体根据环境的反馈（奖励或惩罚）来调整自己的行为策略B.Q-learning是一种基于值函数的强化学习算法，通过估计状态-动作值来选择最优动作C.策略梯度算法直接优化策略函数，通过计算策略的梯度来更新策略参数D.强化学习不需要对环境进行建模，只需要不断尝试不同的动作就能找到最优策略5、在进行机器学习模型的训练时，过拟合是一个常见的问题。假设我们正在训练一个决策树模型来预测客户是否会购买某种产品，给定了客户的个人信息和购买历史等数据。以下关于过拟合的描述和解决方法，哪一项是错误的？（）A.过拟合表现为模型在训练集上表现很好，但在测试集上表现不佳B.增加训练数据的数量可以有效地减少过拟合的发生C.对决策树进行剪枝操作，即删除一些不重要的分支，可以防止过拟合D.降低模型的复杂度，例如减少决策树的深度，会导致模型的拟合能力下降，无法解决过拟合问题6、某研究团队正在开发一个用于疾病预测的机器学习模型，需要考虑模型的鲁棒性和稳定性。以下哪种方法可以用于评估模型在不同数据集和条件下的性能？（）A.交叉验证B.留一法C.自助法D.以上方法都可以7、假设在一个医疗诊断的场景中，需要通过机器学习算法来预测患者是否患有某种疾病。收集了大量患者的生理指标、病史和生活习惯等数据。在选择算法时，需要考虑模型的准确性、可解释性以及对新数据的泛化能力。以下哪种算法可能是最适合的？（）A.决策树算法，因为它能够清晰地展示决策过程，具有较好的可解释性，但可能在复杂数据上的准确性有限B.支持向量机算法，对高维数据有较好的处理能力，准确性较高，但模型解释相对困难C.随机森林算法，由多个决策树组成，准确性较高且具有一定的抗噪能力，但可解释性一般D.深度学习中的卷积神经网络算法，能够自动提取特征，准确性可能很高，但模型非常复杂，难以解释8、假设要开发一个疾病诊断的辅助系统，能够根据患者的医学影像（如X光、CT等）和临床数据做出诊断建议。以下哪种模型融合策略可能是最有效的？（）A.简单平均多个模型的预测结果，计算简单，但可能无法充分利用各个模型的优势B.基于加权平均的融合，根据模型的性能或重要性分配权重，但权重的确定可能具有主观性C.采用堆叠（Stacking）方法，将多个模型的输出作为新的特征输入到一个元模型中进行融合，但可能存在过拟合风险D.基于注意力机制的融合，动态地根据输入数据为不同模型分配权重，能够更好地适应不同情况，但实现较复杂9、机器学习中的算法选择需要考虑多个因素。以下关于算法选择的说法中，错误的是：算法选择需要考虑数据的特点、问题的类型、计算资源等因素。不同的算法适用于不同的场景。那么，下列关于算法选择的说法错误的是（）A.对于小样本数据集，优先选择复杂的深度学习算法B.对于高维度数据，优先选择具有降维功能的算法C.对于实时性要求高的任务，优先选择计算速度快的算法D.对于不平衡数据集，优先选择对不平衡数据敏感的算法10、在一个图像分类任务中，如果需要快速进行模型的训练和预测，以下哪种轻量级模型架构可能比较适合？（）A.MobileNetB.ResNetC.InceptionD.VGG11、假设要对一个复杂的数据集进行降维，以便于可视化和后续分析。以下哪种降维方法可能是最有效的？（）A.主成分分析（PCA），寻找数据的主要方向，但可能丢失一些局部信息B.线性判别分析（LDA），考虑类别信息，但对非线性结构不敏感C.t-分布随机邻域嵌入（t-SNE），能够保持数据的局部结构，但计算复杂度高D.以上方法结合使用，根据数据特点和分析目的选择合适的降维策略12、在强化学习中，智能体通过与环境交互来学习最优策略。如果智能体在某个状态下采取的行动总是导致低奖励，它应该（）A.继续采取相同的行动，希望情况会改善B.随机选择其他行动C.根据策略网络的输出选择行动D.调整策略以避免采取该行动13、某研究需要对一个大型数据集进行降维，同时希望保留数据的主要特征。以下哪种降维方法在这种情况下可能较为合适？（）A.主成分分析（PCA）B.线性判别分析（LDA）C.t-分布随机邻域嵌入（t-SNE）D.自编码器14、当使用支持向量机（SVM）进行分类任务时，如果数据不是线性可分的，通常会采用以下哪种方法（）A.增加样本数量B.降低维度C.使用核函数将数据映射到高维空间D.更换分类算法15、在进行异常检测时，以下关于异常检测方法的描述，哪一项是不正确的？（）A.基于统计的方法通过计算数据的均值、方差等统计量来判断异常值B.基于距离的方法通过计算样本之间的距离来识别异常点C.基于密度的方法认为异常点的局部密度显著低于正常点D.所有的异常检测方法都能准确地检测出所有的异常，不存在漏检和误检的情况二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释Isomap降维方法的特点。2、（本题5分）简述机器学习在生物信息学数据库中的应用。3、（本题5分）简述在生物信息学中，机器学习的应用场景。4、（本题5分）机器学习在艺术创作中的创新点在哪里？三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）机器学习中的模型调优方法有哪些？结合具体案例，分析如何选择合适的参数以提高模型性能。2、（本题5分）分析机器学习在天文学中的恒星分类中的应用，讨论其对天文学研究的贡献。3、（本题5分）论述在自然语言处理的语义理解任务中，机器学习算法的应用和挑战。研究如何捕捉文本中的深层语义信息。4、（本题5分）分析机器学习在智能交通领域的应用。举例说明机器学习在交通流量预测、交通信号控制、车辆识别等方面的应用，并探讨其对智能交通系统的影响及未来发展趋势。5、（本题5分）论述深度学习中的胶囊网