Label Propagation · 半監督式

標籤傳播

讓標籤沿著相似度圖暈開

把資料連成一張相似度網路,少數種子的標籤像墨水一樣沿著邊擴散,直到染滿全圖。

相連的點標籤趨同 · 迭代到收斂
01 — 白話直覺

標籤沿著「關係網」傳開來

半監督式學習介於兩者之間:只有少量資料有標籤,但有大量沒標籤的資料。它想辦法讓沒標籤的資料也派上用場,省下昂貴的人工標註。

標籤傳播把資料看成一張圖(網路):相似的資料用邊連起來。少數有標籤的點是「種子」,標籤會像墨水在紙上暈開一樣,沿著邊傳給鄰居,鄰居再傳給鄰居,直到整張圖都被染色。

核心假設

相連(相似)的點,標籤應該一樣。傳播就是讓每個點的標籤趨近於它鄰居的多數。

02 — 核心互動

看標籤在圖上一步步暈開

下面是一張相似度圖,只有兩個種子節點有顏色。按「傳播一步」:每個未染色節點會被鄰居的多數顏色感染,一步步擴散到全圖。

已染色節點
2
步數
0

墨水從兩顆種子沿著邊擴散。注意:若兩群之間有「橋」連著,顏色可能會滲過去染錯——這是標籤傳播的脆弱點。

03 — 優缺點

標籤傳播的特性

優點

  • 直觀、有漂亮的數學解(圖拉普拉斯)
  • 只要少數種子就能標滿整張圖
  • 適合天生就是網路結構的資料

缺點 / 限制

  • 要先建好相似度圖(建圖品質決定一切)
  • 群間有橋接時,標籤會滲漏染錯
  • 大圖的計算與記憶體開銷大

典型應用場景

👫
社群網路
用少數已知用戶推斷其他人的標籤
🧬
蛋白質網路
由已知功能推未知蛋白質功能
🛒
推薦系統
偏好沿著相似關係傳播

📝 iPAS 考點提醒

標籤傳播是半監督學習法,iPAS 半監督考點(中級科目三)。重點:先建資料點的相似度圖,把少量已標註的標籤沿圖傳播給鄰近未標註點(平滑性假設:相連相似的點傾向同標籤)。易混點:仰賴圖建得好、相似度量準,假設不成立或圖含雜訊時錯誤標籤也會擴散;與自訓練、協同訓練同屬半監督但機制不同。情境:標註少、資料有清楚鄰近結構。

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❓ 常見問題

標籤傳播是什麼?

一種半監督學習法;把少量已標註樣本的標籤,沿著資料點構成的相似度圖,傳播給鄰近的未標註樣本。

它的核心假設是什麼?

平滑性假設——在圖上相連、相似的點傾向有相同標籤;標籤會從已知點擴散到相近的未知點。

為什麼用半監督?

標註成本高、未標註資料便宜又多;善用大量未標註資料能在少量標註下提升表現,如醫療影像標註稀少時。

標籤傳播怎麼運作?

先建相似度圖(如 KNN 或核函數權重),反覆讓每點吸收鄰居的標籤分布,直到收斂,再給未標點指派最可能的標籤。

它的限制?

仰賴相似度圖建得好、距離量得準;若平滑性假設不成立或圖含雜訊,錯誤標籤會沿圖一路擴散、越錯越多。

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