湖南文理学院《机器学习》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《机器学习》2022-2023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2分，共30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、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2、在构建一个用于图像识别的卷积神经网络（CNN）时，需要考虑许多因素。假设我们正在设计一个用于识别手写数字的CNN模型。以下关于CNN设计的描述，哪一项是不正确的？（）A.增加卷积层的数量可以提取更复杂的图像特征，提高识别准确率B.较大的卷积核尺寸能够捕捉更广泛的图像信息，有助于模型性能提升C.在卷积层后添加池化层可以减少特征数量，降低计算复杂度，同时保持主要特征D.使用合适的激活函数如ReLU可以引入非线性，增强模型的表达能力3、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4、想象一个无人驾驶汽车的环境感知任务，需要识别道路、车辆、行人等对象。以下哪种机器学习方法可能是最关键的？（）A.目标检测算法，如FasterR-CNN或YOLO，能够快速准确地识别多个对象，但对小目标检测可能存在挑战B.语义分割算法，对图像进行像素级的分类，但计算量较大C.实例分割算法，不仅区分不同类别，还区分同一类别中的不同个体，但模型复杂D.以上三种方法结合使用，根据具体场景和需求进行选择和优化5、假设要预测一个时间序列数据中的突然变化点，以下哪种方法可能是最合适的？（）A.滑动窗口分析，通过比较相邻窗口的数据差异来检测变化，但窗口大小选择困难B.基于统计的假设检验，如t检验或方差分析，但对数据分布有要求C.变点检测算法，如CUSUM或Pettitt检验，专门用于检测变化点，但可能对噪声敏感D.深度学习中的异常检测模型，能够自动学习变化模式，但需要大量数据训练6、在一个多标签分类问题中，每个样本可能同时属于多个类别。例如，一篇文章可能同时涉及科技、娱乐和体育等多个主题。以下哪种方法可以有效地处理多标签分类任务？（）A.将多标签问题转化为多个二分类问题，分别进行预测B.使用一个单一的分类器，输出多个概率值表示属于各个类别的可能性C.对每个标签分别训练一个独立的分类器D.以上方法都不可行，多标签分类问题无法通过机器学习解决7、想象一个图像识别的任务，需要对大量的图片进行分类，例如区分猫和狗的图片。为了达到较好的识别效果，同时考虑计算资源和训练时间的限制。以下哪种方法可能是最合适的？（）A.使用传统的机器学习算法，如基于特征工程的支持向量机，需要手动设计特征，但计算量相对较小B.采用浅层的神经网络，如只有一到两个隐藏层的神经网络，训练速度较快，但可能无法捕捉复杂的图像特征C.运用深度卷积神经网络，如ResNet架构，能够自动学习特征，识别效果好，但计算资源需求大，训练时间长D.利用迁移学习，将在大规模图像数据集上预训练好的模型，如Inception模型，微调应用到当前任务，节省训练时间和计算资源8、在监督学习中，常见的算法有线性回归、逻辑回归、支持向量机等。以下关于监督学习算法的说法中，错误的是：线性回归用于预测连续值，逻辑回归用于分类任务。支持向量机通过寻找一个最优的超平面来分类数据。那么，下列关于监督学习算法的说法错误的是（）A.线性回归的模型简单，容易理解，但对于复杂的数据集可能效果不佳B.逻辑回归可以处理二分类和多分类问题，并且可以输出概率值C.支持向量机在小样本数据集上表现出色，但对于大规模数据集计算成本较高D.监督学习算法的性能只取决于模型的复杂度，与数据的特征选择无关9、无监督学习算法主要包括聚类和降维等方法。以下关于无监督学习算法的说法中，错误的是：聚类算法将数据分成不同的组，而降维算法则将高维数据映射到低维空间。那么，下列关于无监督学习算法的说法错误的是（）A.K均值聚类算法需要预先指定聚类的个数K，并且对初始值比较敏感B.层次聚类算法可以生成树形结构的聚类结果，便于直观理解C.主成分分析是一种常用的降维算法，可以保留数据的主要特征D.无监督学习算法不需要任何先验知识，完全由数据本身驱动10、在进行时间序列预测时，有多种方法可供选择。假设我们要预测股票价格的走势。以下关于时间序列预测方法的描述，哪一项是不正确的？（）A.自回归移动平均（ARMA）模型假设时间序列是线性的，通过对历史数据的加权平均和残差来进行预测B.差分整合移动平均自回归（ARIMA）模型可以处理非平稳的时间序列，通过差分操作将其转化为平稳序列C.长短期记忆网络（LSTM）能够捕捉时间序列中的长期依赖关系，适用于复杂的时间序列预测任务D.所有的时间序列预测方法都能准确地预测未来的股票价格，不受市场不确定性和突发事件的影响11、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12、在一个信用评估的问题中，需要根据个人的信用记录、收入、债务等信息评估其信用风险。以下哪种模型评估指标可能是最重要的？（）A.准确率（Accuracy），衡量正确分类的比例，但在不平衡数据集中可能不准确B.召回率（Recall），关注正例的识别能力，但可能导致误判增加C.F1分数，综合考虑准确率和召回率，但对不同类别的权重相同D.受试者工作特征曲线下面积（AUC-ROC），能够评估模型在不同阈值下的性能，对不平衡数据较稳健13、在一个无监督学习问题中，需要发现数据中的潜在结构。如果数据具有层次结构，以下哪种方法可能比较适合？（）A.自组织映射（SOM）B.生成对抗网络（GAN）C.层次聚类D.以上方法都可以14、在进行图像识别任务时，需要对大量的图像数据进行特征提取。假设我们有一组包含各种动物的图像，要区分猫和狗。如果采用传统的手工设计特征方法，可能会面临诸多挑战，例如特征的选择和设计需要丰富的专业知识和经验。而使用深度学习中的卷积神经网络（CNN），能够自动从数据中学习特征。那么，以下关于CNN在图像特征提取方面的描述，哪一项是正确的？（）A.CNN只能提取图像的低级特征，如边缘和颜色B.CNN能够同时提取图像的低级和高级语义特征，具有强大的表达能力C.CNN提取的特征与图像的内容无关，主要取决于网络结构D.CNN提取的特征是固定的，无法根据不同的图像数据集进行调整15、考虑一个图像分类任务，使用深度学习模型进行训练。在训练过程中，如果发现模型在训练集上的准确率很高，但在验证集上的准确率较低，可能存在以下哪种问题？（）A.模型欠拟合，需要增加模型的复杂度B.数据预处理不当，需要重新处理数据C.模型过拟合，需要采取正则化措施D.训练数据量不足，需要增加更多的数据二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释如何在机器学习中处理异常值。2、（本题5分）简述在机器学习中，如何处理类别不平衡的数据集。3、（本题5分）说明机器学习在动物学中的行为分析。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）分析长短时记忆网络（LSTM）和门控循环单元（GRU）的改进之处及在序列数据处理中的优势。2、（本题5分）分析机器学习中的半监督学习在图像标注中的应用。半监督学习可以用于图像标注，减少标注成本，介绍其应用方法。3、（本题5分）详细阐述自动编码器（Autoencoder）在数据压缩和特征学习中的作用，分析其与主成分分析（PCA）的区别和联系。4、（本题5分）探讨深度学习中的图神经网络的原理及应用。分析其在社交网络分析、化学结构预测等方面的潜力。5、（本题5分）分析机器学习中