Python实现深度神经网络RNN-LSTM分类模型(医学疾病诊断)

本文涉及的产品
模型在线服务 PAI-EAS,A10/V100等 500元 1个月
交互式建模 PAI-DSW,每月250计算时 3个月
模型训练 PAI-DLC,100CU*H 3个月
简介: Python实现深度神经网络RNN-LSTM分类模型(医学疾病诊断)

说明:这是一个机器学习实战项目(附带数据+代码+文档+视频讲解),如需数据+代码+文档+视频讲解可以直接到文章最后获取。

image.png

image.png


1.项目背景

随着互联网+的不断深入,我们已步入人工智能时代,机器学习作为人工智能的一个分支越来越多地被应用于各行各业,其中在临床医学检测中也得到了越来越多的应用。基于临床医学越来越多的检测数据,通过建立一个机器学习模型来进行更加智能地预测已成为当今时代的使命。本模型也是基于一些历史的疾病数据进行建模、预测。

2.收集数据

本数据是模拟数据,分为两部分数据:

训练数据集:data.csv

测试数据集:test.csv

在实际应用中,根据自己的数据进行替换即可。

特征数据:agegenderbody_mass_indexheart_failure hypertension chronic_obstructic_pulmonary_disease chronic_liver_disease……renal_toxic_drug  

标签数据:acute_kidney_disease

3.数据预处理

1)原始数据描述

image.png

2)数据完整性、数据类型查看:

image.png
  image.png

3)数据缺失值个数:

image.png

image.png

可以看到数据不存在缺失值。

 

4.探索性数据分析

1)显示age特征的分布情况:

image.png

2)显示gender特征的分布情况:

image.png

 

3)显示heart_failure特征的分布情况:

image.png

剩下的其它特征,可以自行分析。

 

4)相关性分析

image.png

image.png

说明:正值是正相关、负值时负相关,值越大变量之间的相关性越强。

5.特征工程

1)特征数据和标签数据拆分,acute_kidney_disease为标签数据,除acute_kidney_disease之外的为特征数据;

image.png

2)数据集拆分,分为训练集和尝试集

image.png

image.png

数据集已提前分好,直接读取即可。

6.LSTM建模  

1)神经网路LSTM简单介绍:

LSTM网络是RNN的一个变体,也是目前更加通用的循环神经网络结构,全程为Long Short-Term Memory,翻译成中文叫作短记忆’”网络。读的时候,后面要稍作停顿,不要读成长短记忆网络,因为那样的话,就不知道记忆到底是长还是短。本质上,它还是短记忆网络,只是用某种方法把短记忆尽可能延长了一些。

简而言之,LSTM就是携带一条记忆轨道的循环神经网络,是专门针对梯度消失问题所做的改进。它增加的记忆轨道是一种携带信息跨越多个时间步的方法。可以先想象有一条平行于时间序列处理过程的传送带,序列中的信息可以在任意位置上传送带,然后被传送到更晚的时间步,并在需要时原封不动地过去,接受处理。这就是LSTM原理:就像大脑中的记忆存储器,保存信息以便后面使用,我们回忆过去,较早期的信息就又浮现在脑海中,不会随着时间的流逝而消失得无影无踪。

这个思路和残差连接非常相似,其区别在于,残差连接解决的是层与层之间得梯度消失问题,而LSTM解决的是循环层与神经元层内循环处理过程中的消息消失问题。

简单来说,C轨道将携带着跨越时间步的信息。它在不同的时间步的值为Ct,这些信息将与输入连接和循环连接进行运算(即与权重矩阵进行点积,然后加上一个偏置,以及加一个激活过程),从而影响传递到下一个时间步的状态如右图所示。

image.png

LSTM-增加了一条记忆轨道,携带序列中较早的信息

 

2) 建立LSTM分类模型,模型参数如下:

 

 

编号

参数

1

loss='binary_crossentropy'

2

optimizer='adam'

3

metrics=['acc']

 

其它参数根据具体数据,具体设置。

 

3)神经网络结构及概要

神经网络结构图: 

image.png

 

神经网络概要:

image.png

可以看到每层网络的类型、形状和参数。

 

7.模型评估

1)评估指标主要采用查准率、查全率、F1

 

编号

评估指标名称

评估指标值

1

查准率

98.74%

2

查全率

100.00%

3

F1

99.37%

 

通过上述表格可以看出,此模型效果良好。

 

2)损失和准确率图

image.png

3)ROC曲线绘制

训练集ROC曲线图:

image.png

测试集ROC曲线图:

image.png

8.临床应用

根据测试集的特征数据,来预测这些患者是否会有相关疾病;根据预测结果:针对将来可能会患有此种疾病的人员,提前进行预防。

预测结果如下:

image.png

# 本次机器学习项目实战所需的资料,项目资源如下:
 
# 项目说明:
 
# 获取方式一:
 
# 项目实战合集导航:
 
https://docs.qq.com/sheet/DTVd0Y2NNQUlWcmd6?tab=BB08J2
 
# 获取方式二:
 
链接:https://pan.baidu.com/s/1PE58j5RizuobkojAsSFwGg 
提取码:5gnl
相关实践学习
使用PAI-EAS一键部署ChatGLM及LangChain应用
本场景中主要介绍如何使用模型在线服务(PAI-EAS)部署ChatGLM的AI-Web应用以及启动WebUI进行模型推理,并通过LangChain集成自己的业务数据。
机器学习概览及常见算法
机器学习(Machine Learning, ML)是人工智能的核心,专门研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为,以获取新的知识或技能,重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能,它是使计算机具有智能的根本途径,其应用遍及人工智能的各个领域。 本课程将带你入门机器学习,掌握机器学习的概念和常用的算法。
相关文章
|
1月前
|
机器学习/深度学习 人工智能 算法
【宠物识别系统】Python+卷积神经网络算法+深度学习+人工智能+TensorFlow+图像识别
宠物识别系统,本系统使用Python作为主要开发语言,基于TensorFlow搭建卷积神经网络算法,并收集了37种常见的猫狗宠物种类数据集【'阿比西尼亚猫(Abyssinian)', '孟加拉猫(Bengal)', '暹罗猫(Birman)', '孟买猫(Bombay)', '英国短毛猫(British Shorthair)', '埃及猫(Egyptian Mau)', '缅因猫(Maine Coon)', '波斯猫(Persian)', '布偶猫(Ragdoll)', '俄罗斯蓝猫(Russian Blue)', '暹罗猫(Siamese)', '斯芬克斯猫(Sphynx)', '美国斗牛犬
190 29
【宠物识别系统】Python+卷积神经网络算法+深度学习+人工智能+TensorFlow+图像识别
|
11天前
|
机器学习/深度学习 算法 计算机视觉
基于CNN卷积神经网络的金融数据预测matlab仿真,对比BP,RBF,LSTM
本项目基于MATLAB2022A,利用CNN卷积神经网络对金融数据进行预测,并与BP、RBF和LSTM网络对比。核心程序通过处理历史价格数据,训练并测试各模型,展示预测结果及误差分析。CNN通过卷积层捕捉局部特征,BP网络学习非线性映射,RBF网络进行局部逼近,LSTM解决长序列预测中的梯度问题。实验结果表明各模型在金融数据预测中的表现差异。
|
1月前
|
机器学习/深度学习 人工智能 算法
深度学习入门:用Python构建你的第一个神经网络
在人工智能的海洋中,深度学习是那艘能够带你远航的船。本文将作为你的航标,引导你搭建第一个神经网络模型,让你领略深度学习的魅力。通过简单直观的语言和实例,我们将一起探索隐藏在数据背后的模式,体验从零开始创造智能系统的快感。准备好了吗?让我们启航吧!
90 3
|
2月前
|
机器学习/深度学习 自然语言处理 语音技术
Python在深度学习领域的应用,重点讲解了神经网络的基础概念、基本结构、训练过程及优化技巧
本文介绍了Python在深度学习领域的应用,重点讲解了神经网络的基础概念、基本结构、训练过程及优化技巧,并通过TensorFlow和PyTorch等库展示了实现神经网络的具体示例,涵盖图像识别、语音识别等多个应用场景。
90 8
|
2月前
|
机器学习/深度学习 TensorFlow 算法框架/工具
利用Python和TensorFlow构建简单神经网络进行图像分类
利用Python和TensorFlow构建简单神经网络进行图像分类
75 3
|
7月前
|
机器学习/深度学习 PyTorch 算法框架/工具
【从零开始学习深度学习】26.卷积神经网络之AlexNet模型介绍及其Pytorch实现【含完整代码】
【从零开始学习深度学习】26.卷积神经网络之AlexNet模型介绍及其Pytorch实现【含完整代码】
|
7月前
|
机器学习/深度学习 PyTorch 算法框架/工具
【从零开始学习深度学习】28.卷积神经网络之NiN模型介绍及其Pytorch实现【含完整代码】
【从零开始学习深度学习】28.卷积神经网络之NiN模型介绍及其Pytorch实现【含完整代码】
|
5月前
|
机器学习/深度学习 PyTorch 算法框架/工具
PyTorch代码实现神经网络
这段代码示例展示了如何在PyTorch中构建一个基础的卷积神经网络(CNN)。该网络包括两个卷积层,分别用于提取图像特征,每个卷积层后跟一个池化层以降低空间维度;之后是三个全连接层,用于分类输出。此结构适用于图像识别任务,并可根据具体应用调整参数与层数。
|
5月前
|
机器学习/深度学习 数据可视化 Python
如何可视化神经网络的神经元节点之间的连接?附有Python预处理代码
该博客展示了如何通过Python预处理神经网络权重矩阵并将其导出为表格,然后使用Chiplot网站来可视化神经网络的神经元节点之间的连接。
68 0
如何可视化神经网络的神经元节点之间的连接?附有Python预处理代码
|
5月前
|
机器学习/深度学习 Linux TensorFlow
【Tensorflow+keras】用代码给神经网络结构绘图
文章提供了使用TensorFlow和Keras来绘制神经网络结构图的方法,并给出了具体的代码示例。
75 0