10 odsłon AI - Drzewa decyzyjne cz. 5
Wyobraź sobie, że próbujesz wybrać miejsce na wakacje. Zastanawiasz się: czy ma być ciepło, blisko plaży, a może ważniejsze są atrakcje turystyczne? Decyzja zależy od wielu czynników, potrzeb wielu osób, jeśli podróżujesz z kimś, które rozważasz jeden po drugim, aż dojdziesz do najlepszego wyboru. Drzewa decyzyjne w sztucznej inteligencji działają w podobny sposób – analizują dane, rozkładają je na kolejne pytania (czyli decyzje) i prowadzą do ostatecznego rozwiązania.
W tej odsłonie naszej serii „10 Odsłon AI” przyjrzymy się, jak drzewa decyzyjne pomagają komputerom podejmować wybory w różnych dziedzinach – od klasyfikacji chorób po rekomendacje filmów. Poznasz, jak te algorytmy budują logiczne ścieżki na podstawie danych i jak ich prostota łączy się z potężnymi możliwościami analizy. Czy naprawdę AI może myśleć jak my, dzieląc decyzję na małe kroki? Przekonajmy się!
Drzewa decyzyjne
Są metodą w sztucznej inteligencji, która pomaga podejmować decyzje w oparciu o różne kryteria. Działa ona w bardzo intuicyjny sposób: wyobraź sobie drzewo, gdzie na początku masz jedno pytanie (jak pień drzewa), a odpowiedzi na to pytanie prowadzą do kolejnych pytań (gałęzi), które z kolei prowadzą do konkretnych decyzji (liście). Drzewa decyzyjne służą do przewidywania wyników i są używane w sytuacjach, gdzie musisz wybrać jedną z kilku możliwych opcji.
Drzewo decyzyjne pomaga podjąć decyzję krok po kroku, zadając kolejne pytania i prowadząc do konkretnego wyboru. Zobaczmy jak to wygląda na przykładzie planowania wakacji:
1. Pytanie decyzyjne (Węzeł główny):
Pierwsze pytanie decyduje, od czego zacząć:
„Czy chcesz spędzić wakacje w kraju czy za granicą?”
● Jeśli odpowiesz „w kraju”, idziesz w jedną stronę drzewa.
● Jeśli odpowiesz „za granicą”, idziesz w inną.
2. Gałęzie decyzyjne:
Każda odpowiedź prowadzi do kolejnych pytań:
● Jeśli w kraju:
„Czy wolisz góry, morze czy jeziora?”
○ Jeśli „góry”, kolejne pytanie to: „Czy zależy ci na wędrówkach czy relaksie w spa?”
○ Jeśli „morze”, pytanie to: „Czy wolisz spokojne plaże czy tętniące życiem kurorty?”
● Jeśli za granicą:
„Czy chcesz odwiedzić miejsce ciepłe czy chłodne?”
○ Jeśli „ciepłe”, pytanie może brzmieć: „Czy wolisz plażę czy zwiedzanie zabytków?”
○ Jeśli „chłodne”, pytanie to: „Czy chcesz spędzać czas aktywnie (np. narciarstwo) czy spokojnie (np. zwiedzanie miast)?”
3. Liście (Decyzje końcowe):
Na końcu każdej ścieżki znajduje się konkretna decyzja:
● W kraju:
○ Góry + wędrówki = Zakopane.
○ Morze + spokojne plaże = Hel.
○ Jeziora = Mazury.
● Za granicą:
○ Ciepłe + plaża = Grecja.
○ Ciepłe + zabytki = Włochy.
○ Chłodne + narciarstwo = Austria.
○ Chłodne + zwiedzanie miast = Norwegia.
4. Warunki decyzyjne (Kryteria):
Każde pytanie opiera się na kryteriach, takich jak:
● Preferencje klimatyczne (ciepło/chłodno).
● Rodzaj aktywności (relaks/aktywność fizyczna).
● Budżet (lokalne/międzynarodowe wyjazdy).
Jak wygląda ten proces w skrócie?
1. Węzeł główny: „Czy wolisz wakacje w kraju czy za granicą?”
→ Odpowiedź: „W kraju”.
2. Kolejna gałąź: „Góry, morze czy jeziora?”
→ Odpowiedź: „Góry”.
3. Następne pytanie: „Wędrówki czy relaks w spa?”
→ Odpowiedź: „Wędrówki”.
Decyzja końcowa: Jedź do Zakopanego!
Dlaczego drzewo decyzyjne jest skuteczne?
Drzewa decyzyjne porządkują proces wyboru w prosty, logiczny sposób. Każde pytanie prowadzi cię bliżej do decyzji, eliminując mniej istotne opcje na wcześniejszych etapach. To metoda, która naśladuje naturalny sposób podejmowania decyzji przez ludzi – krok po kroku, bazując na preferencjach i kryteriach.
Przykłady zastosowania drzew decyzyjnych:
1. Decyzja o kupnie samochodu
● Problem: Chcesz kupić samochód, ale musisz zdecydować, jaki model wybrać na podstawie swoich potrzeb.
● Jak działa drzewo decyzyjne?: Drzewo zaczyna się od pytania: Czy potrzebuję samochodu rodzinnego?. Jeśli odpowiesz „tak”, kolejne pytanie może być: Czy potrzebuję dużo miejsca w bagażniku?. Jeśli odpowiesz „nie”, pytanie może brzmieć: Czy chcę samochód sportowy?. Ostatecznie, drzewo prowadzi cię do decyzji, jaki model samochodu będzie najlepszy na podstawie twoich potrzeb.
● Wyobrażenie: Drzewo pomaga ci poruszać się między różnymi pytaniami, aż dotrzesz do najlepszego samochodu dla siebie – np. duży SUV, jeśli potrzebujesz dużo miejsca, albo sportowy kabriolet, jeśli chcesz coś szybkiego.
2. Systemy rekomendacji produktów (np. sklepy online)
● Problem: Sklep internetowy chce rekomendować produkty klientom na podstawie ich preferencji.
● Jak działa drzewo decyzyjne?: System może zapytać: Czy klient szuka ubrań na lato?. Jeśli „tak”, kolejne pytanie może brzmieć: Czy klient preferuje ubrania sportowe?. Jeśli odpowiedź brzmi „nie”, drzewo może pytać dalej, np. Czy klient szuka eleganckiej odzieży?. Na końcu system rekomenduje produkty, które najbardziej odpowiadają preferencjom klienta.
● Wyobrażenie: Jakbyś był w sklepie i sprzedawca pytał cię o preferencje – na końcu pokazuje ci ubrania, które najlepiej pasują do twojego stylu i potrzeb.
3. Diagnostyka medyczna
● Problem: Lekarze muszą podejmować decyzje o diagnozach na podstawie objawów pacjenta.
● Jak działa drzewo decyzyjne?: Drzewo może zaczynać się od pytania: Czy pacjent ma gorączkę?. Jeśli „tak”, kolejne pytanie może być: Czy pacjent ma kaszel?. Jeśli „nie”, pytanie może być: Czy pacjent ma ból głowy?. Na końcu drzewo prowadzi do diagnozy, np. grypa, przeziębienie lub migrena, na podstawie odpowiedzi pacjenta.
● Wyobrażenie: To jak wizyta u lekarza – lekarz pyta cię o różne objawy, aż na końcu stawia diagnozę na podstawie twoich odpowiedzi.
4. Zarządzanie ruchem ulicznym
● Problem: Systemy sterujące sygnalizacją świetlną muszą decydować, jak długo trzymać światła zielone, czerwone lub żółte.
● Jak działa drzewo decyzyjne?: System może zacząć od pytania: Czy natężenie ruchu jest wysokie?. Jeśli „tak”, kolejne pytanie może być: Czy na bocznej ulicy jest korek?. Jeśli „nie”, pytanie może brzmieć: Czy jest pora szczytu?. Na końcu system decyduje, jak długo utrzymać światła zielone, aby optymalnie rozładować ruch.
● Wyobrażenie: To jakby policjant sterował ruchem na skrzyżowaniu, analizując ruch na różnych drogach i podejmując decyzje, kiedy dać zielone światło.
5. Filtry antyspamowe w poczcie
● Problem: Systemy pocztowe muszą decydować, czy wiadomość jest spamem, czy nie.
● Jak działa drzewo decyzyjne?: Drzewo decyzyjne może zapytać: Czy nadawca wiadomości jest na liście kontaktów?. Jeśli „nie”, kolejne pytanie może być: Czy wiadomość zawiera dużo linków?. Jeśli „tak”, może zadać pytanie: Czy w wiadomości są podejrzane słowa kluczowe, np. „darmowy” lub „promocja”?. Na końcu system decyduje, czy wiadomość jest spamem i powinna trafić do folderu "Spam".
● Wyobrażenie: To jakbyś oceniał wiadomość w skrzynce pocztowej – analizujesz, czy nadawca jest znajomy, a potem patrzysz, czy wiadomość wygląda podejrzanie.
Drzewa decyzyjne pomagają podejmować decyzje, dzieląc problem na mniejsze pytania, które prowadzą do konkretnych wyników. Jest to intuicyjna metoda rozwiązywania problemów, którą można porównać do serii pytań i odpowiedzi prowadzących do ostatecznej decyzji. Znajduje zastosowanie w diagnostyce medycznej, rekomendacji produktów, zarządzaniu ruchem, filtrowaniu spamu i wielu innych dziedzinach, gdzie na podstawie różnych kryteriów musimy dokonać wyboru.
W taki sposób 5 odsłona AI doprowadziła nas do kolejnego pytania w drzewie decyzyjnym -”czy chcemy więcej?” - odpowiedź TAK - zapraszamy do przeczytania 6 części naszego cyklu, czyli o maszynach wektorów nośnych.
Odpowiedź NIE - nie ma takiej opcji, bo artykuł pisze człowiek i nie zezwala na taki ruch. Jedyną drogą jest kliknięcie w 6 już odsłonę AI.