ThunderGBM：快成一道闪电的梯度提升决策树

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参与：淑婷、思源

想在 GPU 上使用使用闪电般快速的提升方法？了解这个库就好了。在很多任务上，它都比 LightGBM 和 XGBoost 快。

尽管近年来神经网络复兴并大为流行，但提升算法在训练样本量有限、所需训练时间较短、缺乏调参知识等场景依然有其不可或缺的优势。目前代表性的提升方法有 CatBoost、Light GBM 和 XGBoost 等，本文介绍一项新的开源工作，它构建了另一种基于 GPU 的极速梯度提升决策树和随机森林算法。

项目地址：https://github.com/Xtra-Computing/thundergbm

那么我们为什么加速 GBDT 和随机森林？2017 年，一份 Kaggle 调查显示，数据挖掘和机器学习从业者中分别有 50%、46% 和 24% 的人使用决策树、随机森林和 GBM。GBDT 和随机森林经常被用来创建当前最佳的数据科学解决方案，这就要求我们能使用 GPU 在大型数据集上完成高效训练。

两棵决策树的集成方法，选自 XGBoost 文档。

尽管 XGBoost 等库已经支持 GPU 了，但毕竟不是一开始就为 GPU 而设计的，因此在优化和加速上会有一些瑕疵。而 ThunderGBM 旨在帮助用户轻松高效地应用 GBDT 和随机森林来解决问题，它可以利用 GPU 完成高效训练。

对于 GPU 而言，ThunderGBM 在很多任务上都比其它几个库要快。

ThunderGBM 的主要特征如下：

• 通常是其它库的 10 倍。
• 支持 Python（scikit-learn）接口。
• 支持操作系统 Linux。
• 支持分类、回归和排序。

ThunderGBM 预测和训练的整体流程。

ThunderGBM 主要作者包括新加坡国立大学的 Zeyi Wen 和 Qinbin Li、华南理工大学的 Jiashuai Shi 等，指导教师为 NUS 的 Bingsheng He。

入门指南

ThunderGBM 要求开发环境满足 cmake 2.8 或更高版本；对于 Linux，使用 gcc 4.8 或更高版本；C++boost； CUDA 8 或更高版本。

下载：

git clone https://github.com/zeyiwen/thundergbm.git
cd thundergbm
# under the directory of thundergbm
git submodule init cub && git submodule update

在 Linux 上构建：

#under the directory of thundergbm
mkdir build && cd build && cmake .. && make -j

快速测试：

./bin/thundergbm-train ../dataset/machine.conf
./bin/thundergbm-predict ../dataset/machine.conf

成功运行后，你将看到 RMSE = 0.489562。

相关研究

如果读者对实现的技术及模型细节感兴趣，可以查阅原论文：

论文地址：https://www.comp.nus.edu.sg/~wenzy/papers/thundergbm.pdf

其它相关文献：

• 论文：Efficient Gradient Boosted Decision Tree Training on GPUs
• 作者：Zeyi Wen, Bingsheng He, Kotagiri Ramamohanarao, Shengliang Lu, and Jiashuai Shi
• 地址：https://www.comp.nus.edu.sg/~hebs/pub/IPDPS18-GPUGBDT.pdf