中国地质大学（武汉）《机器学习与数据挖掘》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、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、假设正在比较不同的聚类算法，用于对一组没有标签的客户数据进行分组。如果数据分布不规则且存在不同密度的簇，以下哪种聚类算法可能更适合？（）A.K-Means算法B.层次聚类算法C.密度聚类算法（DBSCAN）D.均值漂移聚类算法2、某研究需要对生物信息数据进行分析，例如基因序列数据。以下哪种机器学习方法在处理生物信息学问题中经常被应用？（）A.隐马尔可夫模型B.条件随机场C.深度学习模型D.以上方法都常用3、在一个分类问题中，如果类别之间的边界不清晰，以下哪种算法可能能够更好地处理这种情况？（）A.支持向量机B.决策树C.朴素贝叶斯D.随机森林4、考虑一个推荐系统，需要根据用户的历史行为和兴趣为其推荐相关的商品或内容。在构建推荐模型时，可以使用基于内容的推荐、协同过滤推荐或混合推荐等方法。如果用户的历史行为数据较为稀疏，以下哪种推荐方法可能更合适？（）A.基于内容的推荐，利用商品的属性和用户的偏好进行推荐B.协同过滤推荐，基于用户之间的相似性进行推荐C.混合推荐，结合多种推荐方法的优点D.以上方法都不合适，无法进行有效推荐5、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6、在一个气候预测的研究中，需要根据历史的气象数据，包括温度、湿度、气压等，来预测未来一段时间的天气状况。数据具有季节性、周期性和长期趋势等特征。以下哪种预测方法可能是最有效的？（）A.简单的线性时间序列模型，如自回归移动平均（ARMA）模型，适用于平稳数据，但对复杂模式的捕捉能力有限B.季节性自回归整合移动平均（SARIMA）模型，考虑了季节性因素，但对于非线性和突变的情况处理能力不足C.基于深度学习的长短期记忆网络（LSTM）与门控循环单元（GRU），能够处理长序列和复杂的非线性关系，但需要大量数据和计算资源D.结合多种传统时间序列模型和机器学习算法的集成方法，综合各自的优势，但模型复杂度和调参难度较高7、在一个分类问题中，如果数据分布不均衡，以下哪种方法可以用于处理这种情况？（）A.过采样B.欠采样C.生成对抗网络（GAN）生成新样本D.以上方法都可以8、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9、在进行深度学习模型的训练时，优化算法对模型的收敛速度和性能有重要影响。假设我们正在训练一个多层感知机（MLP）模型。以下关于优化算法的描述，哪一项是不正确的？（）A.随机梯度下降（SGD）算法是一种常用的优化算法，通过不断调整模型参数来最小化损失函数B.动量（Momentum）方法可以加速SGD的收敛，减少震荡C.Adagrad算法根据每个参数的历史梯度自适应地调整学习率，对稀疏特征效果较好D.所有的优化算法在任何情况下都能使模型快速收敛到最优解，不需要根据模型和数据特点进行选择10、想象一个图像分类的竞赛，要求在有限的计算资源和时间内达到最高的准确率。以下哪种优化策略可能是最关键的？（）A.数据增强，通过对原始数据进行随机变换增加数据量，但可能引入噪声B.超参数调优，找到模型的最优参数组合，但搜索空间大且耗时C.模型压缩，减少模型参数和计算量，如剪枝和量化，但可能损失一定精度D.集成学习，组合多个模型的预测结果，提高稳定性和准确率，但训练成本高11、在机器学习中，监督学习是一种常见的学习方式。假设我们要使用监督学习算法来预测房价，给定了大量的房屋特征（如面积、房间数量、地理位置等）以及对应的房价数据。以下关于监督学习在这个任务中的描述，哪一项是不准确的？（）A.可以使用线性回归算法，建立房屋特征与房价之间的线性关系模型B.决策树算法可以根据房屋特征的不同取值来划分决策节点，最终预测房价C.支持向量机通过寻找一个最优的超平面来对房屋数据进行分类，从而预测房价D.无监督学习算法如K-Means聚类算法可以直接用于房价的预测，无需对数据进行标注12、在一个分类问题中，如果需要对新出现的类别进行快速适应和学习，以下哪种模型具有较好的灵活性？（）A.在线学习模型B.增量学习模型C.迁移学习模型D.以上模型都可以13、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14、在进行深度学习中的图像生成任务时，生成对抗网络（GAN）是一种常用的模型。假设我们要生成逼真的人脸图像。以下关于GAN的描述，哪一项是不准确的？（）A.GAN由生成器和判别器组成，它们通过相互对抗来提高生成图像的质量B.生成器的目标是生成尽可能逼真的图像，以欺骗判别器C.判别器的任务是区分输入的图像是真实的还是由生成器生成的D.GAN的训练过程稳定，不容易出现模式崩溃等问题15、假设正在进行一个图像生成任务，例如生成逼真的人脸图像。以下哪种生成模型在图像生成领域取得了显著成果？（）A.变分自编码器（VAE）B.生成对抗网络（GAN）C.自回归模型D.以上模型都常用于图像生成二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释机器学习在历史学中的文献分析。2、（本题5分）谈谈正则化在机器学习模型中的作用。3、（本题5分）机器学习中门控循环单元（GRU）有什么特点？4、（本题5分）什么是模型的鲁棒性？如何提高模型的鲁棒性？三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）论述机器学习在智能安防领域的应用。举例说明机器学习在人脸识别、视频监控、入侵检测等方面的应用，并分析其对安防行业的影响及未来发展趋势。2、（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。3、（本题5分）机器学习中的迁移学习有何意义？结合具体案例，分析其在不同领域的应用及优势。4、（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。5、（本题5分）结合实际案例，论述无监督学习在数据挖掘中的应用