Task 6 - Turkish
Görev 6
Çok etiketli (multi-label) bir sınıflandırma problemi ele alalım. Her bir sınıf \(c\) için, \(TP_c\), sınıf \(c\)’ye ait olup doğru şekilde \(c\) olarak tanımlanan örnekleri; \(TN_c\), sınıf \(c\)’ye ait olmayıp doğru şekilde \(c\)’ye ait değil olarak tanımlanan örnekleri; \(FP_c\), sınıf \(c\)’ye ait olmadığı halde yanlışlıkla \(c\) olarak etiketlenen örnekleri; \(FN_c\) ise sınıf \(c\)’ye ait olduğu halde yanlışlıkla \(c\)’ye ait değil olarak etiketlenen örnekleri temsil eder.
Aşağıdaki metriklere sahibiz:
- sınıf başına duyarlılık (recall):
\[
\mathrm{Recall}_c = \frac{TP_c}{TP_c+FN_c}=P(\mathrm{pred} = c\mid\mathrm{true}=c);
\] - sınıf başına kesinlik (precision):
\[
\mathrm{Precision}_c = \frac{TP_c}{TP_c+FP_c}=P(\mathrm{true}=c\mid\mathrm{pred} =c);
\] - sınıf başına özgüllük (specificity):
\[
\mathrm{Spec}_c = \frac{TN_c}{TN_c+FP_c}=P(\mathrm{pred}\neq c\mid\mathrm{true}\neq c);
\] - her sınıfa bağlı hata metriği \(M_c\) için, makro ortalama hata metriği, sınıfa özgü skorların aritmetik ortalamasıdır:
\[
\mathrm{Macro}-M=\frac{\sum_c M_c}{\textrm{sınıf sayısı}};
\] - etiketlerin \(\pi=(\pi_c)\) dağılımı için doğruluk (accuracy):
\[
\mathrm{acc}(\pi)=\sum_c\pi_c\mathrm{Recall}_c;
\] - eğer \(C = (C_{ij})\) bir maliyet matrisi ise ve \(C_{ij} = \mathrm{Cost}(\mathrm{pred} = j\mid\mathrm{true} = i)\) olarak tanımlanmışsa, beklenen maliyet şu şekildedir:
\[
\mathbb{E}_\pi(C) = \sum_{i,j}\pi_i P(\mathrm{pred} = j\mid\mathrm{true} = i)C_{ij}.
\]
Her sınıfın sıfırdan farklı desteğe sahip olduğunu ve sınıflandırıcının her sınıf için hem doğru hem de yanlış tahminler yaptığını (dejenerasyon olmadığını) varsayabilirsiniz.
- İkili (binary) bir sınıflandırıcıda, sınıfların \(0\) ve \(1\) olduğunu varsayalım. Eğer
\[
\mathrm{accuracy}=\mathrm{precision}_1=\mathrm{recall}_1,
\]
ise, iki sınıfın desteklerinin eşit olması gerektiğini kanıtlayın.
[5 puan]
Kalan kısımlar için aşağıdaki bağlamı varsayabilirsiniz.
Bağlam
Bir halk sağlığı triyaj sistemi, gelen mesajları üç sınıftan birine ayırmaktadır:
\[
U = \text{Acil}, \quad
S = \text{Yarı acil}, \quad
N = \text{Acil değil}.
\]
Eğitim veri kümesi kasıtlı olarak acil ve yarı acil vakalarla zenginleştirilmiştir.
Eğitim kümesinde sınıflandırıcı aşağıdaki karışıklık (confusion) matrisini üretmiştir
(satırlar gerçek etiketi, sütunlar tahmin edilen etiketi göstermektedir):
| Gerçek \(\backslash\) Tahmin | \(U\) | \(S\) | \(N\) | Toplam |
| \(U\) | 200 | 30 | 20 | 250 |
| \(S\) | 30 | 270 | 50 | 350 |
| \(N\) | 10 | 30 | 360 | 400 |
Karşılık gelen eğitim etiketi dağılımı:
\[
\pi_{\text{train}} =
\big(P(U)=0.25,\; P(S)=0.35,\; P(N)=0.40\big).
\]
Gerçek dünya dağılımı dağıtıma (deployment) geçildiğinde farklıdır:
\[
\pi_{\text{dep}} =
\big(P(U)=0.05,\; P(S)=0.15,\; P(N)=0.80\big).
\]
Sınıflandırıcının koşullu davranışının kararlı olduğunu varsayabilirsiniz:
\[
P_{\text{train}}(\mathrm{pred} = j \mid \mathrm{true} = i) = P_{\text{dep}}(\mathrm{pred} = j \mid \mathrm{true} = i)
\quad \text{tüm } i,j \in \{U,S,N\} \text{ için}.
\]
Aşağıdaki maliyet matrisi verilmiştir
(satırdaki gerçek etiket için sütundaki etiketi tahmin etmenin maliyeti):
\[
C(\mathrm{pred} = j \mid \mathrm{true} = i) =
\begin{array}{c|ccc}
& U & S & N \\ \hline
U & 0 & 20 & 100 \\
S & 5 & 0 & 10 \\
N & 1 & 1 & 0
\end{array}
\]
- \(\pi_{\text{train}}\) ve \(\pi_{\text{dep}}\) altında \(\mathrm{Precision}_U\)’yu hesaplayın.
Dağılım değişimi altında kesinliğin neden değiştiğini, ancak duyarlılığın değişmediğini açıklayın.
[5 puan]
- Dağıtımdaki karar kuralını seçmek için iki stratejiyi ele alın:
- eğitim doğruluğunu maksimize etmek;
- dağıtımdaki beklenen maliyeti minimize etmek.
Strateji (1)’in, strateji (2)’ye kıyasla dağıtımda daha yüksek beklenen maliyete yol açabileceğini açıklayın.
[3 puan]
[Toplam 13 puan]