لنتعرف إلى الحساسية Sensitivity والنوعية Specificity

ي تعليم الآلة machine learning هناك مفهومين مهمين بالتعرف إليهما وهما: الحساسية والنوعية. ما هما هذان المقياسان وما أهميتهما؟ هذا ما نتعرف إليه في المقالة.

في عمليات تعليم الآلة أو حتى التحليل الإحصائي تحتاج إلى التعرف إلى مدى جدوى الخوارزمية التي يتم استخدامها لحل المشكلة التي أنت بصددها. ولكن ما هما هذا المقياسان الحساسية والنوعية.

 

الحساسية Sensitivity هو مقياس يدلك إلى مدى كفاءة الخوارزمية بالكشف عن الحالات التي تتعقبها ضمن مجموعة السجلات (البيانات). فمثلا لو كانت الخوارزمية تسعى في التعرف إلى الحيوانات كالكلاب والقطط داخل مجموعة من الصور عندها يكون معدل كفاءة الخوارزمية في الكشف عن وجود كلاب أو قطط داخل الصور بشكل صحيح هو ما يعرف بالحساسية  Sensitivity. وبالتالي إذا كانت الحساسية Specificity هي معدل كفاءة الخوارزمية في التعرف إلى الحالات بشكل صحيح عندها يكون النوعية هي معدل كفاءة الخوارزمية في التعرف إلى الحالات التي لا تحقق الشرط التي تتعقبها الخوارزمية.

 

فمثلا، بالعودة إلى المثال السابق وهي قياس كفاءة خوارزمية بالتعرف إلى صور الكلاب والقطط داخل مجموعة من الصور. عندها يكون معدل تعرف الخوارزمية إلى الصور التي فعلا تحوي كلاب وقطط بشكل صحيح هو حساسية الخوارزمية. أما معدل تعرف الخوارزمية إلى الصور التي فعلا لا تحوي إلى صور كلاب وقطط هي ما يعرف بالنوعية. مثال آخر، إذا أردنا دراسة كفاءة خوارزمية في التعرف إلى صديقي فادي، عندها يكون معدل تعرف الخوارزمية إلى فادي بشكل صحيح هو حساسية الخوارزمية لصديقي فادي ويكون معدل تعرف الخوارزمية إلى الصور (أو دحض الخوارزمية للصور) التي لا تمثل صديقي فادي هو نوعية الخوارزمية لصديقي فادي.

 

ربما يتبادر إلى ذهنك كما تبادر إلى ذهني في وقت ما أن هل الحساسية هي مكمل للنوعية؟ بمعني إذا كانت قيمة الحساسية “س” هل يكون قيمة النوعية هي 1 – “س”؟

 الجواب هو: لا. قبل تعليل الجواب ، أود أن أنبه أن مجال القيم لكلا المؤشرين هو بين الصفر 0 و الواحد 1. فمثلا لو كانت قيمة الحساسية 0.45 عندها نقول أن حساسية الخوارزمية هو 45%

فالحساسية والنوعية تقيسان شيئين مختلفين لهدف واحد. بمعنى أن كل ما كانت قيمة الحساسية والنوعية أعلى كانت كفاءة الخوارزمية أعلى فلو كانت قلا القيمتين هما 1 عندها تعني أن الحساسية هي 100% والنوعية هي 100%. بل أكثر من ذلك هو أن نقصان قيمة أحد المؤشرات لا يؤثر في قيمة المؤشر الثاني. بمعنى قد يكون حساسية الخوارزمية هو 1 ويكون النوعية لدى الخوارزمية 0! كيف يكون ذلك؟!! مثلا إذا أخبرت الخوارزمية بأن كل الصور في المجموعة هي صور لفادي على الرغم من أن بعضها لا يمثل صور فادي، عندها ستكون الحساسية 100% إذ كانت الخوارزمية قادرة إلى التعرف إلى صديقي ولكن بنفس الوقت فشلت فشلا ذريعا في دحض الصور التي لا تمثله. فهذه الخوارزمية في الحقيقة لا تعمل على الإطلاق هي فقط تقول أن الجميع هو فادي في كل الحالات بما فيها تلك الحالات الصحيحة. هنا سيكون معدل النوعية 0 وهو دليل على أن الخوارزمية لا تعمل

 

كيف نحسب قيم الحساسية والنوعية؟ هل هناك معادلات للحساب؟

الجواب: نعم. ولكن حتى نتعرف إلى المعادلات علينا التعرف إلى المصطلحات التالية: إيجابية صحيحة true positive و إيجابية خاطئة false positive و سلبية صحيحة true negative وسلبية خاطئة false negative. للنظر إلى الصورة التالية حتى نفهم كل مصطلح من هذه المصطلحات. ولكن قبل الشروع في الشرح ، لاحظ أن كل حالة من الحالات الأربع السابقة هي عبارة عن كلمتين (حالتين) مثل إيجابية صحيحة هي عبارة عن كلمتين “إيجابية” و “حقيقية”. الكلمة الأولى تعبر عن نتيجة الخوارزمية هي إما تكون “إيجابية” أم “سلبية”. أما الحالة الثانية (الكلمة الثانية) تدل على حقيقة ما توصلت إليه الخوارزمية وهي إما أن تكون “صحيحة” أو “خاطئة”

 

الصورة جانبا تمثل حالة يتم دراستها. لاحظ توزع المصطلحات السابقة داخل الصورة. دعنا نبدأ بهم:

إيجابية صحيحة true positive: هي تلك الحالات المكتشفة الصحيحة والتي توافق الحالة الحقيقية. بمعنى أن الخوارزمية قامت بتخمين الشخص وهي بالفعل صحيحة في تخمينها
إيجابية خاطئة: هي تلك الحالات المكتشفة على أنها شخص ما ولكن في الحقيقة هي لشخص آخر (خطأ)

سلبية صحيحة: هي تلك الحالات التي تم دحضها على أنها ليس لها صلة بالحالة المدروسة وهي فعلا كذلك

سلبية خاطئة: هي تلك الحالات التي تم تصنيفها على أنها ليس لها علاقة بالحالة المدروسة ولكن الحقيقة غير ذلك فهي خاطئة في تخمينها

 

الآن لحساب المقياسان: الحساسية والنوعية عليك تطبيق المعالتين التاليتين:

 

الحساسية = إيجابية صحيحة \ (إيجابية صحيحة + سلبية خاطئة)

 

النوعية = سلبية حقيقية \ (سلبية حقيقية + إيجابية خاطئة)

(https://en.wikipedia.org/wiki/Sensitivity_and_specificity)

 

المراجع

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Sensitivity_and_specificity
Post a comment or leave a trackback: Trackback URL.

اترك رد

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

شعار ووردبريس.كوم

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   /  تغيير )

Google photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google. تسجيل خروج   /  تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   /  تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   /  تغيير )

Connecting to %s

هذا الموقع يستخدم خدمة Akismet للتقليل من البريد المزعجة. اعرف المزيد عن كيفية التعامل مع بيانات التعليقات الخاصة بك processed.

%d مدونون معجبون بهذه: