实战天池精准医疗大赛——复赛总结

说明

 精准医疗复赛结束，最终排名在20左右。第一名的大神相当厉害，尤其是换数据之后，那分数简直是甩出其他人好几条街，非常想学习一下他的解决方案，可惜答辩定在七月，而且不一定公开，估计到时候都忘了。

 我在复赛中用的是个中规中矩的方案，也在这里记录和分享一下，写得比较随性，各位就别当纯技术文档看了。

特征工程

特征去噪

 噪声数据是在最后一天才发现的，原因是训练集加入Ａ榜答案之后，线下分数反而下降了，于是怀疑A榜数据是不是有什么问题？在检查过程中，错差阳差地发现，有一些特殊值高出正常值几十倍，比如说有个BUN（血尿素氮）为2055，另外ApoA1和ApoB1存在数据单位不一致的问题，然后对它们进行了修正。

 在本问题中，噪音数据比较容易发现，一方面是特征不多，可以人工过滤，别一方面体验指标有可参考范围，容易界定是否为异常值。如果数据多或者经过了脱敏处理，就需要一些更精确的算法，比如离群点检测等等。

特征分类

 在本问题中，把特征分成两类：基因数据和其它数据。基因数据是以SNP开头的，取值为1,2,3，估计是位点信息，其值没有大小关系，因此作为枚举类型处理，做了onehot变换。其它特征均作为数值型处理。（注：SNP主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。）

标准化

 对数值型数据处了标准化处理，即：新数据=(原数据-均值)/标准差。然后将数值型的缺失值全部填充为０，即均值。

缺失值处理

 对SNP数据的缺失值处理试验了三种方法：

 第一种是做onehot后不处理缺失值，即1变成[1,0,0], 2变成[0,1,0], 3变成[0,0,1]，缺失变成[0,0,0]。

 第二种是取出现次数最多的值作为缺失值，比如大多数都是2，则缺失值设为2。

 第三种是填加一种新值代表缺失值，这种方法线下效果最好，最终采了此方法。

特征调整

 去掉了孕前体重和身高，因为特征中还包括了孕前BMI，从经验看BMI可以取代体重和身高带有的信息，从数据看，删掉后的确有所提升。也尝试删掉其它一些特征和特征组合，效果都不明显。

 有一些干扰特征，比无用特征更麻烦，从特征重要性排序看，还挺靠前，其实是来捣乱的。就比如说，有人被杀了，刚好XX早上和他打了一架，于是大家把XX当成重要嫌疑人，结果真凶跑了。

算法模型

 模型使用的是xgboost的分类，5折交叉验证。这类问题大多数都使用梯度提升决策树算法（GBDT类），只是具体工具有所差别。

 这里主要的技术点是调参，我是用sklearn的GridSearchCV实现调参。其中一个核心的参数是scale_pos_weight，它指定了正反例的权重，直觉是：“患病者”的数据应该更重要。这个值我也是通过调参找到了训练集对应的最佳值。设置后A榜成绩提高了，Ｂ榜试的少没法下结论。

 使用scale_pos_weight引发的问题是，预测的结果分布和训练集不一致。如果想要分布一致，简单地可以把判断标准从0.5向上或向下调，规范的一点的方法是做排序之后取前N个。

 大家好像都看到了结果的分布问题，于是最后一天，在群里讨论预测结果里有多少个1？这又涉及了复赛的评分指标F1。

评分指标

 复赛的评分指标是F1分数（F1 Score），是统计学中用来衡量二分类模型精确度的一种指标。它同时兼顾了分类模型的准确率和召回率。F1分数可以看作是模型准确率和召回率的一种加权平均，它的最大值是1，最小值是0．

f1=(2PR)/(P+R)

其中P的精确率（预测正确的正样本/预测的正样本），R是召回率（预测正确的正样本/实际正样本）．

 简单的说，如果瞎蒙一半对一半错，F1在0.5左右，如果蒙全1，F1为0.667。看起来，如果拿不准就蒙成1，胜算更大。

其它尝试

 还尝试了一些其它方法，但都因效果不佳，没用到最终代码里，也在此分享一下思路。

(1) 模型融合：将同一模型，不同参数的概率结果取均值作为预测。

(2) 取更多的1：针对评价标准，调高scale_pos_weight，使预测中含更多的1。

(3) 组合和去掉一些特征：用循环组合的方式加入和去掉一些特征。

(4) 取各模型的TopX值：取各个模型分别认为最可能患病的实例。

结果分析

 分析了一下模型预测的结果，基本分为三部分：

 第一种：各个算法的结论一致，并且是对的。

 第二种：各个算法的结论一致，并且是错的。

 第三种：各个算法的结论不一致，有对有错。

 前两种往往混在一起的，算法都得到了一致的结论，能查出来就查出来了，查不出来也没办法了，毕竟数据也并非携带了所有信息。而第三种是疑似状态，也正是检验算法的关键。

遗憾和教训

 遗憾的是还有一些算法，不同算法的组合，特征组合，尤其是不同基因的组合，还都没有尝试，就结束了。教训也很多：

(1) 不要试图参加deadline时间相近的多个比赛，时间不够，就没法做大的修改。

(2) 数据量小的比赛里暂时领先并不说明能模型好，很可能是过拟合了。

(3) 多看，仔细看别人的方案，少做“重复造轮子”的事情。

(4) 不要总是使用熟悉的工具，在这种比赛里尝试更重要。

 除了加强技术以外，安排，心态也都很重要。总之，成绩不好，就是还有提升空间，继续努力中。

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