モデルで比較・診断する ← Effect Lab

その現象を、実際のモデル計算で比較・診断する

プロセスデータのモデル化・診断を、NumPy だけで実装したアルゴリズムを実際に走らせて確かめるラボです。各カードの「実行」で合成データを生成し、回帰・PLS・JIT・グレーボックス・転移・生データ診断を計算します。ライブラリのブラックボックスでなく、中身(process_modeling_core.py)が読める形にしてあります。

NumPy / pandasOLS / Ridge / PCR / PLS JIT ソフトセンサーグレーボックス転移学習
学べること各手法が、現象(共線性・非線形・ドリフト・ドメイン差)に対して実際にどう振る舞うか。指標で比較・診断する読み方。
誰向けEffect Lab で“壊れ方”を体感したあと、実際のモデル計算で確かめたい人。
最初にどこを押す各カードの 実行(10〜30 秒)。結果の画像とともに「結果の見方」が出ます。
何を見る各カードの「見る指標」と「結果の見方」。さらに「実務での意味」「危ない読み方」。
わかること各手法の性質と、指標による比較・診断のしかた。
わからないことあなたの実データでの最終性能。実測・前処理・検証が別途必要です(下の注意書き)。
はじめて触るなら → Process Effect Lab から。ノイズ・共線性・ドリフトなどを動かして、モデルがどこで壊れるかを見ます。
いま ここModeling Lab ── 仕組みを掴んだら、OLS / Ridge / PCR / PLS / JIT / グレーボックス / 転移学習 を実際に比較・診断する。
注意:このサイトは教育・検討用の合成データ実験です。実プラント・実装置では、前処理/外れ値処理/時系列分割/リーク防止/センサ校正/運転範囲外判定/モデル更新周期/実測検証が必要です。ここでの結果は、モデルの性質を理解するためのもので、そのまま実務判断に使うものではありません。
用語ミニ解説
OLS
最小二乗法。y の縦方向の誤差を最小化して当てる素朴な回帰。x は正確という前提。
Ridge
OLS に「係数を大きくしすぎない」罰則を足した回帰。共線性で暴れる係数を抑える。alpha が罰則の強さ。
PCR
主成分回帰。入力をまず主成分(分散の大きい方向)に圧縮し、その少数成分で回帰。共線性に強い。
PLS
部分最小二乗回帰。y と相関の高い方向に入力を圧縮してから回帰。プロセス分野の定番。
VIF
分散拡大係数。ある入力が他の入力でどれだけ説明できるか。10 超で多重共線性が強く係数が不安定。
条件数
入力行列の歪み具合。大きい(目安 100 超)ほど、わずかなデータ変化で係数が大きく動く。
RMSE
二乗平均平方根誤差。予測のはずれ具合を元の単位で表す。小さいほど良い。外れ値に敏感。
決定係数。y のばらつきのうちモデルが説明できた割合。高くても係数解釈が正しいとは限らない。
JIT ソフトセンサー
予測したい点の近くのデータだけで毎回その場で局所モデルを作る方式。非線形・非定常に強いが重い。
グレーボックスモデル
物理の式(ホワイト)とデータ駆動の補正(ブラック)を組み合わせたモデル。
転移学習
別だが似た条件(ソース)で貯めたデータを、データの少ない対象(ターゲット)の学習に活かす。
負の転移
ソースを使ったせいで、かえってターゲット単独より悪くなること。ドメイン差が大きいと起きやすい。
ドメインギャップ
ソースとターゲットの条件・分布の違い。大きいほど、過去データをそのまま使うと害になりやすい。
生データ診断
モデルに入れる前に、外れ値・欠損・トレンド・張り付きなど「データの素性」を点検すること。
リーク
本来使えない情報(未来の値・テスト側の統計など)が学習に混入すること。性能が嘘っぽく良く見える。
外れ値
他から大きく外れた点。原因(センサ異常・記録ミス・本当のイベント)を区別せず消すのは危険。
ドリフト
時間とともに分布や関係がゆっくりずれていくこと。固定モデルは徐々に外す。JIT や更新が効く。