如何解释 h2o.predict() 结果的概率 (p0, p1)

Question

我想了解 H2o R-package 中h2o.predict() 函数的值（结果）的含义。我意识到在某些情况下，当predict 列是1 时，p1 列的值低于p0 列。我对p0 和p1 列的解释是指每个事件的概率，所以我预计当predict=1 时p1 的概率应该高于相反事件的概率（p0），但它并不总是发生，如下例所示：使用prostate dataset。

这里是可执行的例子：

library(h2o)
h2o.init(max_mem_size = "12g", nthreads = -1)
prostate.hex <- h2o.importFile("https://h2o-public-test-data.s3.amazonaws.com/smalldata/prostate/prostate.csv")
prostate.hex$CAPSULE  <- as.factor(prostate.hex$CAPSULE)
prostate.hex$RACE     <- as.factor(prostate.hex$RACE)
prostate.hex$DCAPS    <- as.factor(prostate.hex$DCAPS)
prostate.hex$DPROS    <- as.factor(prostate.hex$DPROS)

prostate.hex.split = h2o.splitFrame(data = prostate.hex,
  ratios = c(0.70, 0.20, 0.10), seed = 1234)
train.hex     <- prostate.hex.split[[1]]
validate.hex  <- prostate.hex.split[[2]]
test.hex      <- prostate.hex.split[[3]]

fit <- h2o.glm(y = "CAPSULE", x = c("AGE", "RACE", "PSA", "DCAPS"),
  training_frame = train.hex,
  validation_frame = validate.hex,
  family = "binomial", nfolds = 0, alpha = 0.5)

prostate.predict = h2o.predict(object = fit, newdata = test.hex)
result <- as.data.frame(prostate.predict)
subset(result, predict == 1 & p1 < 0.4)

subset 函数的结果得到以下输出：

   predict        p0        p1
11       1 0.6355974 0.3644026
17       1 0.6153021 0.3846979
23       1 0.6289063 0.3710937
25       1 0.6007919 0.3992081
31       1 0.6239587 0.3760413

对于来自test.hex 数据集的所有上述观察，预测为1，但p0 > p1。

predict=1 但p1 < p0 的总观察结果是：

>   nrow(subset(result, predict == 1 & p1 < p0))
[1] 14

相反，没有predict=0 where p0 < p1

>   nrow(subset(result, predict == 0 & p0 < p1))
[1] 0

这是tablepredict 的信息表：

> table(result$predict)

 0  1 
18 23 

我们使用具有以下值的决策变量CAPSULE：

> levels(as.data.frame(prostate.hex)$CAPSULE)
[1] "0" "1"

有什么建议吗？

注意：与主题相似的问题：How to interpret results of h2o.predict 未解决此特定问题。

Answer 1

似乎（另见here）在validation 数据集上最大化F1 score 的阈值被用作h2o.glm() 分类的默认阈值。我们可以观察到以下几点：

1. 在验证数据集上最大化F1 score 的阈值是0.363477。
2. 所有预测p1概率小于此阈值的数据点被归类为0类（预测为0类的数据点具有最高p1概率=0.36023650.363477） .

3. 所有预测p1概率大于此阈值的数据点被分类为1类（预测为1类的数据点具有最低p1概率=0.3644026>0.363477） .

   min(result[result$predict==1,]$p1)
   # [1] 0.3644026
   max(result[result$predict==0,]$p1)
   # [1] 0.3602365
   
   # Thresholds found by maximizing the metrics on the training dataset
   fit@model$training_metrics@metrics$max_criteria_and_metric_scores 
   #Maximum Metrics: Maximum metrics at their respective thresholds
   #                        metric threshold    value idx
   #1                       max f1  0.314699 0.641975 200
   #2                       max f2  0.215203 0.795148 262
   #3                 max f0point5  0.451965 0.669856  74
   #4                 max accuracy  0.451965 0.707581  74
   #5                max precision  0.998285 1.000000   0
   #6                   max recall  0.215203 1.000000 262
   #7              max specificity  0.998285 1.000000   0
   #8             max absolute_mcc  0.451965 0.395147  74
   #9   max min_per_class_accuracy  0.360174 0.652542 127
   #10 max mean_per_class_accuracy  0.391279 0.683269  97
   
   # Thresholds found by maximizing the metrics on the validation dataset
   fit@model$validation_metrics@metrics$max_criteria_and_metric_scores 
   #Maximum Metrics: Maximum metrics at their respective thresholds
   #                        metric threshold    value idx
   #1                       max f1  0.363477 0.607143  33
   #2                       max f2  0.292342 0.785714  51
   #3                 max f0point5  0.643382 0.725806   9
   #4                 max accuracy  0.643382 0.774194   9
   #5                max precision  0.985308 1.000000   0
   #6                   max recall  0.292342 1.000000  51
   #7              max specificity  0.985308 1.000000   0
   #8             max absolute_mcc  0.643382 0.499659   9
   #9   max min_per_class_accuracy  0.379602 0.650000  28
   #10 max mean_per_class_accuracy  0.618286 0.702273  11
   
   result[order(result$predict),]
   #   predict          p0        p1
   #5        0 0.703274569 0.2967254
   #6        0 0.639763460 0.3602365
   #13       0 0.689557497 0.3104425
   #14       0 0.656764541 0.3432355
   #15       0 0.696248328 0.3037517
   #16       0 0.707069611 0.2929304
   #18       0 0.692137408 0.3078626
   #19       0 0.701482762 0.2985172
   #20       0 0.705973644 0.2940264
   #21       0 0.701156961 0.2988430
   #22       0 0.671778898 0.3282211
   #24       0 0.646735016 0.3532650
   #26       0 0.646582708 0.3534173
   #27       0 0.690402957 0.3095970
   #32       0 0.649945017 0.3500550
   #37       0 0.804937468 0.1950625
   #40       0 0.717706731 0.2822933
   #41       0 0.642094040 0.3579060
   #1        1 0.364577068 0.6354229
   #2        1 0.503432724 0.4965673
   #3        1 0.406771233 0.5932288
   #4        1 0.551801718 0.4481983
   #7        1 0.339600779 0.6603992
   #8        1 0.002978593 0.9970214
   #9        1 0.378034417 0.6219656
   #10       1 0.596298925 0.4037011
   #11       1 0.635597359 0.3644026
   #12       1 0.552662241 0.4473378
   #17       1 0.615302107 0.3846979
   #23       1 0.628906297 0.3710937
   #25       1 0.600791894 0.3992081
   #28       1 0.216571552 0.7834284
   #29       1 0.559174924 0.4408251
   #30       1 0.489514642 0.5104854
   #31       1 0.623958696 0.3760413
   #33       1 0.504691497 0.4953085
   #34       1 0.582509462 0.4174905
   #35       1 0.504136056 0.4958639
   #36       1 0.463076505 0.5369235
   #38       1 0.510908093 0.4890919
   #39       1 0.469376828 0.5306232
   

Answer 2

您所描述的是阈值 0.5。事实上，将使用一个不同的阈值，一个最大化某个指标的阈值。默认度量为 F1 (*)；如果您打印模型信息，您可以找到每个指标使用的阈值。

请参阅问题：How to understand the metrics of H2OModelMetrics Object through h2o.performance? 了解更多信息（您的问题不同，这就是我没有将其标记为重复的原因）。

据我所知，您无法将 F1 默认值更改为 h2o.predict() 或 h2o.performance()。但是你可以使用h2o.confusionMatrix()

给定您的模型fit，并改用 max F2：

h2o.confusionMatrix(fit, metrics = "f2")

您也可以直接使用h2o.predict()“p0”列，使用您自己的阈值，而不是“预测”列。 （这就是我之前所做的。）

*：定义在这里：https://github.com/h2oai/h2o-3/blob/fdde85e41bad5f31b6b841b300ce23cfb2d8c0b0/h2o-core/src/main/java/hex/AUC2.java#L34 再往下，该文件还显示了每个指标的计算方式。