Algoritma Machine Learning Klasifikasi

Reinforcement Learning

Reinforcement learning adalah sistem machine learning yang melakukan tugas dengan memaksimalkan reward melalui tindakan tertentu. Reinforcement learning menggunakan agen untuk mengamati keadaan lingkungan tertentu dan memilih suatu keadaan untuk bertindak. Tindakan akan menghasilkan reward atau penalty tergantung pada pilihan tersebut. Reinforcement learning akan mendorong algoritma untuk menemukan strategi terbaik dalam memaksimalkan reward. Keputusan tersebut kemudian akan menjadi agen dalam suatu lingkungan tertentu.

Kita sering menggunakan reinforcement learning ketika kita tidak memiliki banyak data atau mendapatkan data dengan berinteraksi dengan lingkungan. Contoh reinforcement learning adalah self-driving car dan AI Chess.

Support Vector Machine (SVM)

SVM adalah algoritma klasifikasi yang cukup populer karena berhasil melampaui beberapa algoritma canggih lainnya pada kasus tertentu, seperti digits recognition. Dalam istilah yang lebih sederhana, SVM adalah pengklasifikasi yang membuat batasan untuk memisahkan kelas-kelas yang berbeda. Data disebut support vektor untuk membantu membuat batasan.

Batasan itu disebut hyperplane atau pembagi. Ini dihitung berdasarkan dataset dan dengan mengukur margin terbaik dengan memindahkan hyperplane. Ketika data berada dalam dimensi yang lebih tinggi atau ketika ada data yang tidak dapat dipisahkan secara linear, kita akan menggunakan Kernel trick untuk menemukan hyperplane.

Perhitungan untuk mengukur hyperplane memang sulit, dan saya menyarankan membaca materi berikut di sini. Berikut adalah representasi gambar SVM.

Gambar 12. Ilustrasi SVM dapat dipisahkan dari hyperplane

Algoritma Klasifikasi pada Machine Learning

Kita telah memahami dasar untuk setiap sistem machine learning dan bagaimana masalah yang berbeda memerlukan algoritma yang berbeda. Secara umum, sebagian besar masalah di industri adalah masalah klasifikasi, sehingga akan berguna bagi kita untuk memahami lebih lanjut tentang algoritma klasifikasi.

Mari kita pahami tujuh algoritma klasifikasi yang paling sering digunakan dan kapan masing-masing algoritma bisa digunakan.

Terapkan Contoh-Contoh dari Algoritma Machine Learning Bersama DQLab

Jika kamu ingin tahu lebih mengenai tipe algoritma-algoritma Machine Learning serta ingin belajar secara langsung, DQLab adalah solusi yang tepat. Caranya mudah, kamu bisa memulainya dengan membuat akun GRATIS di DQLab.id/signup. Nikmati pengalaman belajar Data Science yang menarik bersama DQLab yang seru dan menyenangkan dengan live code editor yang simple. Selain itu, kamu juga bisa mengerjakan free module Introduction to Data Science with R dan Introduction to Data Science with Python untuk menguji kemampuan Data Science kamu. Yuk persiapkan dirimu untuk berkarir sebagai praktisi data yang kompeten!

Penulis : Salsabila Miftah Rezkia

Editor : Annissa Widya Davita

%PDF-1.7 %µµµµ 1 0 obj <>/Metadata 836 0 R/ViewerPreferences 837 0 R>> endobj 2 0 obj <> endobj 3 0 obj <>/ExtGState<>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB/ImageC/ImageI] >>/Annots[ 13 0 R 14 0 R 15 0 R] /MediaBox[ 0 0 595.32 841.92] /Contents 4 0 R/Group<>/Tabs/S/StructParents 0>> endobj 4 0 obj <> stream xœ½][s䶱~ߪý󒪙”‡"@ $S©Tv½vöboœìæäÁÉW¢¤YÍŒ µŽþýA7.¼ � —-K$H~h4ú†FãäÕm·9oN»ÅÿxòªëšÓËölñëÉç뛟|¾¿iO~i.6û¦Û\ïO>Ý}éàÒÛ¶9koÿô§Åë7ß/þóòEžåðOU•d‘/xͳ‚.*F²š.nÛ—/þùûÅþå‹×Ÿ_¾8ù‘,ꬋÏç/_@ã|AÏHÎUÎ2ÊŸw²Ù_>•‹‹ƒ|óâÿªô_yùâ×åûÕš/ïn÷Íj],·‹Õ¿Ÿß¿|ñƒ|ýß^¾8!<«Gp…þø»U±ÜŸ_¯ÖÕò¶ í)À¸œ—(B Žë3 AYÓ¬¤ÎçþOvW,·w«5[îàG;; Bä¥Ð÷Åì_£†8ð¹ù;GËŒ‰Ðç>"u³U�àÃŒe‚†>Læÿ\�‰`?ç里BŸ{/'êLÐ=üØÌþqQeÕÿ°¯%ÉhàsùnÙúô×%ÍgÿnE²"8SèüŸ Ê6ûçjIU9ˆnAYÖÊËLTRve\}îü÷s cIzÔsÓ H@C_[Ïþ5–ñ*ôµw I?}Z±åÇ?$Â…°ç˃ T>¿T$(„ÿ7‘_ù»ùë²QHà‡X‰åüÂB°¬¬ß~î€þG¿¦*¤n�™WfbÁ¸È8—ãÆ*;ñþ†ÿ.~øùûÅIÀª}}Ýu×»°aûãõu÷\Ã6<‘‹J²—kÄ]Â8tÝ 0ýNNÚ¯×ðª¬[ø õV³Íà÷/ðûAj´M†VïifØæ~Ê'ïähžY‘|¹=Ùìç_JªLÔ¡þœ¡5üßÕº”ÆÌš.oàïK‰8à9ü¸6p»öô8ÃÙ²ª39»Xá´ÊJÿ×z±Âf·`¹ü¢œj©z9þ–lFfÿÖd^³*+¤bè'vY×Þ¹½8ùtÓìabÿüý»7‹üä§f±X¶ûõ?>­žë“ê|$ËŠ\ŽkÉŠ¬tûü0o{ûeU-q:îϤõ¾Q°^^À/êúbEÈòú©R«]Èÿp’ßʱy·“—°éqCVxz@+y©uág T‰’K‹½E¸?açL×nM¯T“‹ã±ú¨]Ô"#A¬7ë™ùe~ŒÖ ø°]�\eR˯o”$Ócxe@äýM"t’>Œ†ÐM¾ç›&$Ñ4¡\’­X”ÒÕžŸžìï “_>ê £Þ÷EÞèîìäIÀ`Ò]#$„3‚€4é=Ô’€àDTÏVh`ç›õ�ïž ÌU£”g‚/D]K÷À#=Øòî°BK…È Ñ€!Ò¡ý²—· ÿ?6׸�{tóu„ÍÒ&áˆÀ¹4J%�séã=ñÁâ©`•Y]`ýþqX"Í°;J�80ìßÁPâà~º“ÃüUC077joo1@ˆjc¹B1Èþñn•‰¨-ýÎ*Dmú8¬*µë*£EˆÚ“¿NÇR(‰ªô�+FÛä3à¢î0Ò¼ D”µOŠGLfBfæJË\ ÁJ–²7®±ÝY÷.†‚4Pé®0úCÑâ¿‘>‚í`.³ÁÔÿÇm¾á<5~«Œ9Ë»þ‡­^ƒ1´‡6Í~~j°Y³ÿP]zg=Ö±Wˆß—Žù•rf§Õ*ÐC+Fs0 ´ŠÄ9TšoË^ºM¾iÐF ›C©y�Õ/BÀÖÀæPk>`œfU�bŠá6ÛiÐÑ‹p åCXr” ¼3A ¥\›®_ÞÀ€‹�·Yú³´Î‚a£Ç»9‡Æót³(«¬DýçPy>`ÁÉþl`t�Ôż€ ç ›Gç9ʘÔ'»Fã%¨¢‰t‘”¥F|Îòg˜*í¨!œ:×ðc{½*ÁõäËÍâ4À«OW„ÕDö¿T„4•",š©~‚Æ°`*EÈ•·Rä>ŒP„4•"äÊ{ö‹P„4™"¬³

Untuk dapat menemukan pola dibalik suatu dataset agar bisa lebih bermanfaat lagi, diperlukan sebuah algoritma machine learning. Machine learning sendiri membahas tentang bagaimana cara mesin dapat belajar sendiri sehingga mesin tersebut dapat melakukan tugas tertentu tanpa terprogram secara eksplisit. Tidak seperti AI yang dapat meniru kemampuan manusia dalam merespon suatu sistem, machine learning justru mampu membuat algoritmanya sendiri untuk proses belajar. Konsep kerja machine learning dalam menggunakan algoritma yang telah terprogram adalah dengan menerima dan menganalisis data inputan untuk kemudian dapat memprediksi nilai keluaran atau output.

Berdasarkan algoritma-algoritma tersebut terdiri dari tiga tipe algoritma diantaranya Supervised Learning, Unsupervised Learning, dan Reinforcement Learning. Pada kesempatan kali ini, kami akan membahas tentang empat rekomendasi algoritma machine learning yang digunakan untuk pengklasifikasian. Jadi, jangan beranjak dan baca artikel DQLab sampai selesai, ya!

Random forest merupakan salah satu algoritma yang digunakan untuk pengklasifikasian dataset dalam jumlah besar. Klasifikasi random forest dilakukan melalui penggabungan tree dengan melakukan training dataset yang kamu miliki. Selain itu, algoritma random forest menggunakan algoritma decision tree untuk melakukan proses seleksi. Dimana tree atau pohon yang dibangun dibagi secara rekursif dari data pada kelas yang sama. Proses klasifikasi pada random forest berawal dari memecah data sampel yang ada dalam decision tree secara acak. Setelah pohon terbentuk,maka akan dilakukan voting pada setiap kelas dari data sampel. Kemudian, mengkombinasikan vote dari setiap kelas kemudian diambil vote yang paling banyak.Dengan menggunakan random forest pada klasifikasi data maka, akan menghasilkan vote yang paling baik. Pada saat proses klasifikasi selesai dilakukan, inisialisasi dilakukan dengan sebanyak data berdasarkan nilai akurasinya. Keuntungan penggunaan random forest yaitu mampu mengklasifikasi data yang memiliki atribut yang tidak lengkap,dapat digunakan untuk klasifikasi dan regresi akan tetapi tidak terlalu bagus untuk regresi, lebih cocok untuk pengklasifikasian data serta dapat digunakan untuk menangani data sampel yang banyak.

Baca juga : 3 Jenis Algoritma Machine Learning yang Dapat Digunakan di Dunia Perbankan

Naive bayes merupakan metode pengklasifikasian paling populer digunakan dengan tingkat keakuratan yang baik. Banyak penelitian tentang pengklasifikasian yang telah dilakukan dengan menggunakan algoritma ini. Berbeda dengan metode pengklasifikasian dengan logistic regression ordinal maupun nominal, pada algoritma naive bayes pengklasifikasian tidak membutuhkan adanya pemodelan maupun uji statistik.  Naive bayes merupakan metode pengklasifikasian berdasarkan probabilitas sederhana dan dirancang agar dapat dipergunakan dengan asumsi antar variabel penjelas saling bebas (independen). Pada algoritma ini pembelajaran lebih ditekankan pada pengestimasian probabilitas. Keuntungan algoritma naive bayes adalah tingkat nilai error yang didapat lebih rendah ketika dataset berjumlah besar, selain itu akurasi naive bayes dan kecepatannya lebih tinggi pada saat diaplikasikan ke dalam dataset yang jumlahnya lebih besar.

Support Vector Machine

SVM (Support Vector Machine) adalah algoritma klasifikasi yang memiliki kinerja yang bagus, tingkat keakuratan yang dinilai cukup tinggi untuk pengklasifikasian data, dan error rate yang dihasilkan minimum. Adapun keuntungan dari algoritma SVM adalah dapat menentukan hyperplane atau pemisah dengan memilih bidang yang memiliki optimal margin maka generalisasi pada SVM dapat terjaga dengan sendirinya, tingkat generalisasi pada SVM tidak dipengaruhi oleh jumlah data latih , dengan menentukan parameter soft margin, noise dapat dikontrol pada kesalahan klasifikasi sehingga proses pelatihan menjadi jauh lebih ketat.

Algoritma KNN atau sering disebut K-Nearest Neighbor merupakan algoritma yang melakukan klasifikasi berdasarkan kedekatan jarak suatu data dengan data yang lain. Dekat atau jauh suatu jarak dihitung berdasarkan jarak Euclidean. KNN merupakan salah satu algoritma non parametrik yang digunakan dalam pengklasifikasian. Selain naive bayes, algoritma KNN juga menjadi algoritma pengklasifikasian yang terkenal dengan tingkat keakuratan yang baik. Keuntungan dari algoritma KNN adalah sangat nonlinear, lebih mudah dipahami dan diimplementasikan karena kita cukup mendefinisikan fungsi untuk menghitung jarak antar-instance, menghitung jarak x dengan semua instance lainnya berdasarkan fungsi tersebut dan menentukan kelas x sebagai kelas yang paling banyak muncul di k-instance.

Baca juga : Belajar Data Science: Pahami Penggunaan Machine Learning pada Python

Unsupervised Learning

Kita dapat mebayangkan unsupervised learning sebagai usaha cara menemukan variabel-variabel tertentu dari data. Seperti namanya, unsupervised learning machine learning tidak memiliki pengawasan atau panduan dari manusia dalam mempelajari data. Sebaliknya, mesin diharapkan menghasilkan solusi berdasarkan pembelajaran algoritma.

Unsupervised learning dimaksudkan untuk mengeksplorasi data dan menghasilkan output berdasarkan pembelajaran algoritma. Algoritma memberi umpan dari data training tanpa label dan menghasilkan learning output. perhatikan contoh hasil unsupervised learning dengan algoritma K-Means.

Gambar 2. Hasil unsupervised learning dengan K-Means

Hasil di atas adalah algoritma Clustering yang digunakan untuk mengelompokkan data ke dalam sejumlah group. Pemanfaatan lain dari unsupervised learning adalah Dimensionality Reduction yang menyederhanakan data tanpa kehilangan terlalu banyak informasi dari data asli.

Random Forest Classifier

Algoritma Random Forest Classifier merupakan salah satu algoritma klasifikasi machine learning yang paling populer. Seperti namanya, algoritma ini bekerja dengan cara membuat hutan pohon secara acak. Semakin banyak pohon yang dibuat, maka hasilnya akan semakin akurat. Dasar dari algoritma random forest adalah algoritma decision tree. Keuntungan dari algoritma ini adalah dapat digunakan u8ntuk rekayasa fitur seperti mengidentifikasi fitur yang paling penting diantara semua fitur yang tersedia dalam dataset training, bekerja sangat baik pada database berukuran besar, sangat fleksibel, dan memiliki akurasi yang tinggi.

Baca juga : Belajar Data Science: Pahami Penggunaan Machine Learning pada Python

K-Nearest Neighbor (K-NN)

K-Nearest Neighbor atau K-NN adalah algoritma klasifikasi sederhana berbasis jarak data dan masalah optimasi Nearest Neighbor. Tidak seperti model-model sebelumnya, K-NN tidak mempelajari parameter seperti koefisien tetapi hanya menggunakan data aktual sebagai model.

Algoritma K-NN bertujuan untuk mengukur kedekatan data baru dibandingkan dengan data pelatihan yang telah dipelajari sebelumnya oleh model. Alih-alih mempelajari parameter apa pun, model menetapkan K jumlah observasi terdekat untuk mengklasifikasikan data baru.

Cara termudah untuk memahami cara kerja K-NN adalah dengan membayangkan model sebagai peta, dan setiap titik baru ditetapkan ke kelas baru dengan mayoritas jumlah K observasi terdekat menggunakan pengukuran jarak (seringkali Euclidean Distance).

Perhatikan gambar di bawah ini.

Gambar 13. Contoh model K-NN

Gambar di atas menunjukkan data aktual dari dua kelas yang berbeda (biru dan oranye). Bintang adalah data baru yang K-NN mencoba prediksi. Jika kita set K = 3, data baru akan mencari tiga data terdekat. Dengan menggunakan contoh di atas, data baru akan diklasifikasikan sebagai biru karena sebagian besar data terdekat adalah biru. Namun, jika kita meningkatkan K = 5, K-NN akan mengklasifikasikan data baru sebagai oranye karena mayoritas bergeser.

Sebagai catatan, jangan gunakan angka genap untuk K karena klasifikasi akan menjadi prediksi acak jika seri. Menemukan jumlah K yang optimal juga merupakan eksperimen, jadi cobalah mengevaluasi model pembelajaran mesin dengan metrik yang relevan.

Neural Networks adalah model machine learning yang didasarkan pada otak saraf manusia, dan model ini adalah subset dari machine learning yang fokus pada deep learning method. Secara lebih rinci, neural network biasanya terdiri dari tiga komponen simpul (node):

Mari kita lihat gambar di bawah ini untuk mendapatkan detail lebih mendalam.

Gambar 14. Model Neural Network

Secara umum, Anda bisa memiliki jumlah hidden layer yang tak terbatas untuk meningkatkan algoritma. Namun, lebih banyak node berarti daya komputasi dan waktu pelatihan yang semakin tinggi. Jadi, tidak baik jika meningkatkan jumlah layer terlalu tinggi.

Neural network menghitung prediksi dengan menghitung data melalui layer. Data diproses dalam hidden layer node di mana setiap node terdiri dari dua fungis: linear function, dan activation function. Anggaplah fungsi linear sebagai model linear, dan activation function adalah fungsi yang memperkenalkan non-linearitas ke model. Untuk menyelaraskan perhitungan, metode backpropagation digunakan.

Singkatnya, setiap data di layer input akan melewati hidden layer, dan fungsi akan membuat nilai output.

Neural network sering digunakan untuk prediksi data tidak terstruktur, seperti data gambar, teks, atau audio, karena neural network dapat mengonsumsi data ini. Ini juga memungkinkan banyak kasus penggunaan, seperti image recognition, text recognition, dll.

Model machine learning adalah algoritma yang dirancang untuk mempelajari data dan membuat output yang menyelesaikan masalah manusia. Klasifikasi dalam machine learning berkaitan dengan hasil prediksi diskrit.

Kita telah membahas tujuh algoritma klasifikasi berbeda, yaitu:

Support Vector Machine (SVM)

K-Nearest Neighbour (K-NN)

Saat ini, perusahaan berteknologi besar maupun kecil, semua bersaing untuk mewujudkan teknologi paling canggih. Kamu pasti pernah mendengar atau membaca bacaan yang membahas tentang perusahaan berteknologi berskala besar. Hal tersebut pasti tidak jauh dengan istilah yang digunakan pada teknologi seperti, Data Science, AI (Artificial Intelligence), Machine Learning, Deep Learning, hingga Natural Language Processing.

Dalam dunia Data Science, kita dapat membuat model Machine Learning menggunakan beberapa bahasa di antaranya adalah Python. Python saat ini masih menjadi bahasa yang sangat digemari oleh banyak pihak. Hasil belajar Machine Learning dengan python banyak sekali menghasilkan tools yang membantu dalam kemudahan interaksi bahkan mempersingkat kerja manusia.

Tipe tipe algoritma pada Machine Learning terdiri dari Unsupervised Learning, Supervised Learning dan Semi Supervised Learning. Seperti yang pernah dibahas di artikel lainnya, Machine Learning tanpa data maka tidak akan bisa bekerja. Oleh sebab itu, hal yang pertama kali perlu disiapkan adalah data. Untuk menghasilkan pola atau suatu kesimpulan yang diinginkan, algoritma pada Machine Learning menghasilkan suatu model yang didasari sebuah data. Setelah mengetahui garis besar tipe algoritma-algoritma Machine learning secara umum, berikut ini sedikit penjelasan terkait contoh-contoh dari algoritma yang telah disebutkan di atas!

Support Vector Machine

Support Vector Machine atau biasa dikenal dengan algoritma SVM adalah algoritma machine learning yang digunakan untuk masalah klasifikasi atau regresi. Namun, aplikasi yang paling sering digunakan adalah masalah klasifikasi. Algoritma SVM banyak digunakan untuk mengklasifikasikan dokumen teknis misalnya spam filtering, mengkategorikan artikel berita berdasarkan topik, dan lain sebagainya. Keuntungan algoritma ini adalah cepat, efektif untuk ruang dimensi tinggi, akurasi yang bagus, powerful dan fleksibel, dan dapat digunakan di banyak aplikasi.

Apa Perbedaan Antara Supervised, Unsupervised, dan Reinforcement Learning?

Machine learning adalah bidang studi dimana manusia mencoba memberikan kemampuan kepada mesin untuk belajar dari data secara eksplisit. Mesin inilah yang kita sebut model machine learning dan yang kita gunakan untuk menyelesaikan masalah kita. Ada berbagai bentuk aplikasi machine learning di industri, misalnya: face recognition machine dan email spam detection adalah aplikasi model machine learning.

Mengetahui model machine learning mana yang harus diterapkan dalam setiap use case sangat penting karena tidak semua model dapat diaplikasikan untuk setiap use case. Model yang sesuai akan meningkatkan metrik model kita.

Machine learning adalah bidang yang luas dengan banyak istilah yang digunakan di dalamnya. Untuk memberikan pemahaman yang jelas tentang apa itu algoritma klasifikasi, pertama-tama kita perlu membahas tentang tiga sistem machine learning yang berbeda berdasarkan pengawasan manusia; Supervised, Unsupervised, dan Reinforcement Learning?

Supervised Learning adalah model machine learning yang menggunakan data training dari manusia yang mencakup solusi yang diinginkan. Data training sudah berisi jawaban untuk masalah yang ingin kita selesaikan, dan mesin diharapkan meniru pola pada input data (prediktor) untuk menghasilkan output yang serupa.

Contoh data training untuk Supervised Learning adalah sebagai berikut:

Gambar 1. Data training untuk Supervised Learning

Ada dua typical tasks dari supervised learning; Klasifikasi dan Regresi. Apa perbedaan di antara keduanya? Pada dasarnya, perbedaannya berasal dari hasil prediksi.

Algoritma klasifikasi berfokus pada hasil prediksi diskrit, misalnya, prediksi Churn (keluar atau tidak), Heart Disease (terpengaruh oleh penyakit jantung atau tidak), dll.

Sebaliknya, algoritma regresi berfokus pada hasil prediksi numerik di mana hasilnya tidak terbatas pada kelas tertentu, misalnya: harga rumah, jarak mobil, penggunaan energi, dll.