تقليل البيانات
اختزال البيانات هو تحويل المعلومات الرقمية، سواءً كانت رقمية أو أبجدية ، المستمدة تجريبياً أو عملياً ، إلى شكل مُصحَّح ومرتب ومبسط. ويمكن أن يكون لاختزال البيانات غرضان: تقليل عدد سجلات البيانات عن طريق حذف البيانات غير الصالحة، أو إنتاج بيانات وإحصاءات موجزة على مستويات تجميع مختلفة لتطبيقات متنوعة. [ 1 ] ولا يعني اختزال البيانات بالضرورة فقدان المعلومات.
عند استخلاص المعلومات من قراءات الأجهزة، قد يتطلب الأمر تحويلها من صيغة تناظرية إلى صيغة رقمية . وعندما تكون البيانات بصيغة رقمية بالفعل ، فإن "اختزال" البيانات يشمل عادةً بعض عمليات التحرير، والتحجيم ، والترميز ، والفرز، والترتيب ، وإنتاج ملخصات جدولية. أما عندما تكون الملاحظات منفصلة بينما الظاهرة الأساسية متصلة، فغالباً ما يلزم التنعيم والاستيفاء . ويتم اختزال البيانات عادةً في وجود أخطاء في القراءة أو القياس . ومن الضروري معرفة طبيعة هذه الأخطاء قبل تحديد القيمة الأكثر ترجيحاً.
من الأمثلة على ذلك في علم الفلك عملية معالجة البيانات في قمر كيبلر الصناعي. يسجل هذا القمر صورًا بدقة 95 ميجابكسل كل ست ثوانٍ، مُولِّدًا عشرات الميغابايتات من البيانات في الثانية الواحدة، وهو ما يفوق بكثير عرض النطاق الترددي للتحميل البالغ 550 كيلوبايت/ثانية . تتضمن عملية معالجة البيانات على متن القمر دمج الإطارات الخام لمدة ثلاثين دقيقة، مما يقلل عرض النطاق الترددي بمقدار 300 ضعف. علاوة على ذلك، يتم اختيار الأهداف المهمة مسبقًا، وتُعالَج وحدات البكسل ذات الصلة فقط، والتي تُمثِّل 6% من إجمالي البيانات. ثم تُرسَل هذه البيانات المُعالَجة إلى الأرض حيث تُعالَج بشكل إضافي.
أُجريت أبحاثٌ أيضًا حول استخدام تقنية تقليل البيانات في الأجهزة القابلة للارتداء (اللاسلكية) لأغراض مراقبة الصحة وتشخيص الأمراض. فعلى سبيل المثال، في سياق تشخيص الصرع ، استُخدمت تقنية تقليل البيانات لزيادة عمر بطارية جهاز تخطيط كهربية الدماغ القابل للارتداء، وذلك عن طريق اختيار بيانات تخطيط كهربية الدماغ ذات الصلة بالتشخيص فقط، ونقلها، مع تجاهل النشاط الأساسي. [ 2 ]
أنواع اختزال البيانات
تقليل الأبعاد
مع ازدياد الأبعاد، تصبح البيانات أقل كثافة، بينما تقل أهمية الكثافة والمسافة بين النقاط، وهما عاملان حاسمان في التجميع وتحليل القيم الشاذة. يساعد تقليل الأبعاد على تقليل التشويش في البيانات، مما يُسهّل عملية التصور، كما في المثال أدناه حيث يتم تحويل البيانات ثلاثية الأبعاد إلى ثنائية الأبعاد لإظهار الأجزاء المخفية. إحدى طرق تقليل الأبعاد هي تحويل المويجات ، حيث يتم تحويل البيانات للحفاظ على المسافة النسبية بين الكائنات عند مستويات دقة مختلفة، ويُستخدم هذا التحويل غالبًا لضغط الصور . [ 3 ]
تقليص العدد
تُقلل هذه الطريقة من حجم البيانات عن طريق اختيار أشكال بديلة أصغر لتمثيلها. ويمكن تقسيم تقليل حجم البيانات إلى مجموعتين: الطرق البارامترية وغير البارامترية. تفترض الطرق البارامترية (مثل الانحدار) أن البيانات تتوافق مع نموذج معين، ثم تُقدّر معلمات النموذج، وتخزن هذه المعلمات فقط، وتتجاهل البيانات. أحد الأمثلة على ذلك هو الصورة أدناه، حيث يتم تقليل حجم البيانات المراد معالجتها بناءً على معايير أكثر تحديدًا. مثال آخر هو النموذج اللوغاريتمي الخطي ، الذي يحصل على قيمة عند نقطة في فضاء متعدد الأبعاد كحاصل ضرب فضاءات فرعية هامشية مناسبة. أما الطرق غير البارامترية فلا تفترض وجود نماذج، ومن أمثلتها المدرجات التكرارية، والتجميع، وأخذ العينات، وما إلى ذلك. [ 4 ]
النمذجة الإحصائية
يمكن تحقيق اختزال البيانات بافتراض نموذج إحصائي لها. وتشمل المبادئ الكلاسيكية لاختزال البيانات الكفاية ، والاحتمالية ، والشرطية ، والتكافؤ . [ 5 ]
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ "دليل جمع بيانات وقت السفر" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 ديسمبر 2020 .
- ↑ إيرانمانش، س.؛ رودريغيز-فيليغاس، إ. (2017). "شريحة تقليل بيانات تناظرية بقدرة 950 نانوواط لأنظمة تخطيط كهربية الدماغ القابلة للارتداء في حالات الصرع". مجلة IEEE للدوائر المتكاملة . 52 (9): 2362-2373 . Bibcode : 2017IJSSC..52.2362I . doi : 10.1109/JSSC.2017.2720636 . hdl : 10044/1/48764 . S2CID 24852887 .
- ↑ هان، ج.؛ كامبر، م.؛ باي، ج. (2011). "استخراج البيانات: المفاهيم والتقنيات (الطبعة الثالثة)" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 4 فبراير 2022. تم الاطلاع عليه في 6 ديسمبر 2020 .
- ↑ هان، ج.؛ كامبر، م.؛ باي، ج. (2011). "استخراج البيانات: المفاهيم والتقنيات (الطبعة الثالثة)" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 4 فبراير 2022. تم الاطلاع عليه في 6 ديسمبر 2020 .
- ↑ كاسيلا، جورج (2002). الاستدلال الإحصائي . روجر ل. بيرغر. أستراليا: تومسون ليرنينج. ص 271-309 . ISBN 0-534-24312-6. OCLC 46538638 .
للمزيد من القراءة
- إهرنبرغ، أندرو إس سي (1982). مدخل إلى اختزال البيانات: كتاب تمهيدي في الإحصاء . نيويورك: وايلي. ISBN 0-471-10134-6.
- تحليل البيانات الاستكشافي