什么是 部分依赖图(PDP)?

部分依赖图(PDP)是一种全局模型检查方法:把一个特征或少量特征固定为选定值,让其余特征沿用参考数据,再展示已拟合模型的平均预测。

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规范文档官方规范

工作原理

先声明部分依赖的估计对象

计算前要固定已拟合模型、精确标量输出、目标特征、参考样本、样本权重和网格。对一个网格值,把每行的目标特征改为该值,再平均预测。Friedman 的梯度提升论文把这套部分依赖构造作为模型解释工具提出。

把平均曲线与个体差异一起阅读

单特征 PDP 给出平均响应曲线,双特征 PDP 可显示联合响应面。在参考样本与网格相同时,PDP 就是各条个体条件期望曲线的平均;不同群体中方向相反的效应可能相互抵消成水平线。应同时展示 ICE、分组 PDP 和数据密度,并明确纵轴是 Logit、概率、分数还是回归值。

检验支持范围、稳定性与因果边界

当被替换特征与其他输入相关时,PDP 会计算联合分布中不存在的组合。应把网格限制在有数据支持的分位区间,检查不可能样本,按重要群体复算,并与累积局部效应比较。曲线只描述模型输入被替换后的输出变化;没有明确因果模型与识别条件时,不能据此声称改变现实特征会产生同样结果。

主要特点

  • 概括已拟合模型对一个特征或特征对的平均响应
  • 在声明的参考数据上边缘化,而不重新训练模型
  • 可显示非线性形状、阈值、饱和与低阶交互
  • 使用相同样本和网格时等于 ICE 曲线的逐点平均
  • 依赖目标输出、输出尺度、网格、权重和参考人群
  • 可能评估无数据支持的组合,也不能自行建立因果关系

常见用途

  1. 检查生产模型是否学习了符合预期的单调响应
  2. 比较不同模型版本或业务群体的平均特征响应
  3. 在设计领域测试前初步检查双特征交互
  4. 识别数据稀疏、模型响应难以信任的取值区间
  5. 联合 ICE 或 ALE 排查平均曲线掩盖的异质性

示例

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常见问题

部分依赖图究竟估计什么?

它估计的是:在一组声明过的参考数据上,把目标特征依次设为各网格值后,已拟合模型所给标量输出的平均值。这个结果依赖模型、预处理、输出尺度、参考样本、权重和网格;任一配置变化都可能改变曲线,因此它不是脱离上下文的特征真效应。

PDP 与 ICE 图有什么区别?

ICE 为每个参考样本绘制一条随目标特征变化的预测曲线,PDP 则在每个网格点对这些曲线取平均。ICE 能暴露不同群体方向相反或强度不同的响应,PDP 更适合做紧凑的总体概括。两者应使用相同目标、样本、网格与输出尺度后再比较。

为什么相关特征会让 PDP 失真?

把一个特征替换为全局网格值、同时保留相关特征原值,会组合出训练分布中极少出现甚至不可能出现的样本,这些预测仍会进入平均。应检查联合支持范围、限制网格、按群体计算,并与 ALE 或条件方法交叉验证,而不是仅凭一条平滑曲线下结论。

分类模型的 PDP 应使用概率还是 Logit?

两种尺度都可以,但含义不同。概率更直观,却会受链接函数影响,在接近零或一时压缩变化;Logit 更容易观察分数尺度上的加性变化。报告时必须说明目标类别、对比方式、输出单位和校准步骤,不能把不同尺度的曲线直接比较。

PDP 能证明改变特征会产生因果效果吗?

不能。PDP 证明的是按指定替换规则改变模型输入时,模型输出怎样响应。模型可能编码混杂、代理变量、选择偏差或不可执行组合。现实因果结论还需要明确处理、结果和目标人群,给出识别假设与估计设计,并验证该干预在数据和业务上可成立。

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