Fugu-MT 論文翻訳(概要): QC-Forest: a Classical-Quantum Algorithm to Provably Speedup Retraining of Random Forest

論文の概要: QC-Forest: a Classical-Quantum Algorithm to Provably Speedup Retraining of Random Forest

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.12008v1
Date: Mon, 17 Jun 2024 18:21:03 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2024-06-20 00:16:57.260007
Title: QC-Forest: a Classical-Quantum Algorithm to Provably Speedup Retraining of Random Forest
Title（参考訳）: QC-Forest: ランダムフォレストの再トレーニングを高速化する古典的量子アルゴリズム
Authors: Romina Yalovetzky, Niran Kumar, Changhao Li, Marco Pistoia,
Abstract要約: ランダムフォレスト(Random Forest, RF)は、教師あり学習法として人気があり、使いやすさと柔軟性で評価されている。オンラインRFモデルは、モデルの精度を維持するために、新しいトレーニングデータを考慮する必要がある。ストリーミング環境でのRFモデルの時間効率向上を目的とした古典量子アルゴリズムQC-Forestを提案する。
参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9686770963118383
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: Random Forest (RF) is a popular tree-ensemble method for supervised learning, prized for its ease of use and flexibility. Online RF models require to account for new training data to maintain model accuracy. This is particularly important in applications were data is periodically and sequentially generated over time in data streams, such as auto-driving systems, and credit card payments. In this setting, performing periodic model retraining with the old and new data accumulated is beneficial as it fully captures possible drifts in the data distribution over time. However, this is unpractical with state-of-the-art classical algorithms for RF as they scale linearly with the accumulated number of samples. We propose QC-Forest, a classical-quantum algorithm designed to time-efficiently retrain RF models in the streaming setting for multi-class classification and regression, achieving a runtime poly-logarithmic in the total number of accumulated samples. QC-Forest leverages Des-q, a quantum algorithm for single tree construction and retraining proposed by Kumar et al. by expanding to multi-class classification, as the original proposal was limited to binary classes, and introducing an exact classical method to replace an underlying quantum subroutine incurring a finite error, while maintaining the same poly-logarithmic dependence. Finally, we showcase that QC-Forest achieves competitive accuracy in comparison to state-of-the-art RF methods on widely used benchmark datasets with up to 80,000 samples, while significantly speeding up the model retrain.
Abstract（参考訳）: ランダムフォレスト(Random Forest, RF)は、教師あり学習法として人気があり、使いやすさと柔軟性で評価されている。オンラインRFモデルは、モデルの精度を維持するために、新しいトレーニングデータを考慮する必要がある。これは、自動運転システムやクレジットカード支払いのようなデータストリームにおいて、データが周期的に、連続的に生成されるアプリケーションにおいて特に重要である。この設定では、時間とともにデータ分布のドリフトが完全に捕捉されるので、古いデータと新しいデータが蓄積された周期的モデルの再トレーニングを行うのが有益である。しかし、これは、蓄積されたサンプル数と線形にスケールするため、RFの最先端の古典的アルゴリズムでは実用的ではない。 QC-Forestは,マルチクラス分類と回帰のためのストリーミング設定において,RFモデルを時間効率よく再学習するように設計された古典量子アルゴリズムである。 QC-Forestは、Kumarらによって提案された単一木構築と再訓練のための量子アルゴリズムであるDes-qを活用し、元の提案はバイナリクラスに限定されていたため、マルチクラス分類に拡張し、同じ多対数依存を維持しながら、基礎となる量子サブルーチンを有限エラーに置き換える正確な古典的な方法を導入した。最後に、QC-Forestは、最大80,000のサンプルを持つ広く使用されているベンチマークデータセットの最先端RF手法と比較して、競合精度を向上し、モデル再トレーニングを大幅に高速化することを示した。

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