数据挖掘与知识发现

  • 定义: 数据挖掘是一种从大量数据中自动搜索隐藏于其中的信息和知识的过程。
  • 目的: 发现有价值的信息来辅助决策制定。
  • 应用场景: 商业智能、市场分析、客户关系管理等。

数据挖掘面临的挑战

  • 大数据挑战: 随着数据量的增加，传统的单机数据处理方式难以满足实时性要求。
  • 计算资源消耗: 大规模数据集的处理需要大量的计算资源。
  • 响应时间: 对于大规模数据集的数据挖掘，响应时间较长。

并行数据挖掘

  • 并行计算基础: 并行计算是利用多台计算机同时处理任务的技术，可以显著提高处理速度。
  • 优势: 减少处理时间、提高数据处理能力、增强模型的准确性。
  • 关键技术: 分布式计算框架、负载均衡、通信优化。

并行数据挖掘的具体应用

  • 并行关联规则挖掘:
  • 背景: 关联规则挖掘是数据挖掘中的一种经典算法，用于发现数据集中项之间的关联性。
  • 问题: 候选集生成、执行时间较长。
  • 解决方案: 提出了快速并行关联规则算法 (FPARM)，改进了全局和局部剪枝策略及候选集的约简方法。

  • 应用案例: 商品购物序列模式分析。

  • 并行多层关联规则挖掘:

  • 需求: 用户通常需要考虑多层概念的关联规则。
  • 算法: 提出了 PMAM-L 和 PMAM-LG 两种并行多层关联规则算法。

  • 优势: 提高了算法的效率。

  • 并行聚类算法:

  • 原理: 结合并行粒子群算法的快速寻优能力和模拟退火的概率突跳特性。
  • 特点: 采用任务分布方案和部分异步并行通信，降低了计算时间。

  • 应用场景: 客户购物时段分析中的商业决策支持。

  • 并行神经网络:

  • 背景: 核回归径向基神经网络常用于模型预测。
  • 问题: 高维核函数矩阵运算耗时。
  • 解决方法: 设计异步执行的并行算法，优化核函数的窗宽参数。
  • 应用: 钢铁冶炼中的转炉提钒过程预测模型。

并行数据挖掘算法的性能评估

  • 评估指标: 加速比、可伸缩性、准确率等。
  • 实验环境: 工作站机群。
  • 结论: 通过对通信比、可伸缩性和加速性的实验对比，验证了并行数据挖掘算法的优势。