南京信息工程大学《机器学习理论和实践》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《机器学习理论和实践》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20个小题，每小题2分，共40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、假设要对一个时间序列数据进行预测，例如股票价格的走势。数据具有明显的趋势和季节性特征。以下哪种时间序列预测方法可能较为合适？（）A.移动平均法B.指数平滑法C.ARIMA模型D.以上方法都可能适用，取决于具体数据特点2、假设正在进行一个异常检测任务，例如检测网络中的异常流量。如果正常数据的模式较为复杂，以下哪种方法可能更适合用于发现异常？（）A.基于统计的方法B.基于距离的方法C.基于密度的方法D.基于分类的方法3、特征工程是机器学习中的重要环节。以下关于特征工程的说法中，错误的是：特征工程包括特征提取、特征选择和特征转换等步骤。目的是从原始数据中提取出有效的特征，提高模型的性能。那么，下列关于特征工程的说法错误的是（）A.特征提取是从原始数据中自动学习特征表示的过程B.特征选择是从众多特征中选择出对模型性能有重要影响的特征C.特征转换是将原始特征进行变换，以提高模型的性能D.特征工程只在传统的机器学习算法中需要，深度学习算法不需要进行特征工程4、在进行自动特征工程时，以下关于自动特征工程方法的描述，哪一项是不准确的？（）A.基于深度学习的自动特征学习可以从原始数据中自动提取有意义的特征B.遗传算法可以用于搜索最优的特征组合C.自动特征工程可以完全替代人工特征工程，不需要人工干预D.自动特征工程需要大量的计算资源和时间，但可以提高特征工程的效率5、在分类问题中，如果正负样本比例严重失衡，以下哪种评价指标更合适？（）A.准确率B.召回率C.F1值D.均方误差6、某公司希望通过机器学习来预测产品的需求，以便更有效地进行生产计划和库存管理。数据集涵盖了历史销售数据、市场趋势、季节因素和经济指标等多方面信息。在这种复杂的多因素预测任务中，以下哪种模型可能表现出色？（）A.线性回归B.多层感知机（MLP）C.循环神经网络（RNN）D.随机森林7、对于一个高维度的数据，在进行特征选择时，以下哪种方法可以有效地降低维度（）A.递归特征消除（RFE）B.皮尔逊相关系数C.方差分析（ANOVA）D.以上方法都可以8、在评估机器学习模型的性能时，通常会使用多种指标。假设我们有一个二分类模型，用于预测患者是否患有某种疾病。以下关于模型评估指标的描述，哪一项是不正确的？（）A.准确率是正确分类的样本数占总样本数的比例，但在类别不平衡的情况下可能不准确B.召回率是被正确预测为正例的样本数占实际正例样本数的比例C.F1分数是准确率和召回率的调和平均值，综合考虑了模型的准确性和全面性D.均方误差（MSE）常用于二分类问题的模型评估，值越小表示模型性能越好9、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10、在使用支持向量机（SVM）进行分类时，核函数的选择对模型性能有重要影响。假设我们要对非线性可分的数据进行分类。以下关于核函数的描述，哪一项是不准确的？（）A.线性核函数适用于数据本身接近线性可分的情况B.多项式核函数可以拟合复杂的非线性关系，但计算复杂度较高C.高斯核函数（RBF核）对数据的分布不敏感，适用于大多数情况D.选择核函数时，只需要考虑模型的复杂度，不需要考虑数据的特点11、假设正在开发一个用于图像分割的机器学习模型。以下哪种损失函数通常用于评估图像分割的效果？（）A.交叉熵损失B.均方误差损失C.Dice损失D.以上损失函数都可能使用12、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13、在机器学习中，模型评估是非常重要的环节。以下关于模型评估的说法中，错误的是：常用的模型评估指标有准确率、精确率、召回率、F1值等。可以通过交叉验证等方法来评估模型的性能。那么，下列关于模型评估的说法错误的是（）A.准确率是指模型正确预测的样本数占总样本数的比例B.精确率是指模型预测为正类的样本中真正为正类的比例C.召回率是指真正为正类的样本中被模型预测为正类的比例D.模型的评估指标越高越好，不需要考虑具体的应用场景14、在一个图像识别任务中，数据存在类别不平衡的问题，即某些类别的样本数量远远少于其他类别。以下哪种处理方法可能是有效的？（）A.过采样少数类样本，增加其数量，但可能导致过拟合B.欠采样多数类样本，减少其数量，但可能丢失重要信息C.生成合成样本，如使用SMOTE算法，但合成样本的质量难以保证D.以上方法结合使用，并结合模型调整进行优化15、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16、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17、假设要对一个大型数据集进行无监督学习，以发现潜在的模式和结构。以下哪种方法可能是首选？（）A.自编码器（Autoencoder），通过重构输入数据学习特征，但可能无法发现复杂模式B.生成对抗网络（GAN），通过对抗训练生成新数据，但训练不稳定C.深度信念网络（DBN），能够提取高层特征，但训练难度较大D.以上方法都可以尝试，根据数据特点和任务需求选择18、在进行模型选择时，除了考虑模型的性能指标，还需要考虑模型的复杂度和可解释性。假设我们有多个候选模型。以下关于模型选择的描述，哪一项是不正确的？（）A.复杂的模型通常具有更高的拟合能力，但也更容易过拟合B.简单的模型虽然拟合能力有限，但更容易解释和理解C.对于一些对可解释性要求较高的任务，如医疗诊断，应优先选择复杂的黑盒模型D.在实际应用中，需要根据具体问题和需求综合权衡模型的性能、复杂度和可解释性19、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20、假设正在开发一个用于情感分析的深度学习模型，需要对模型进行优化。以下哪种优化算法在深度学习中被广泛使用？（）A.随机梯度下降（SGD）B.自适应矩估计（Adam）C.牛顿法D.共轭梯度法二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）机器学习在淡水生物学中的应用有哪些？2、（本题5分）什么是模型的可解释性框架？举例说明其应用。3、（本题5分）说明机器学习中的对抗样本和模型的鲁棒性。三、应用题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）基于RNN对机器故障进行预测。2、（本题5分）通过经济学数据构建经济预测模型。3、（本题5分）通过SVM算法对图像中的动物进行分类。4、（本题5分）借助XGBoost