Makine öğrenmesi ve veri madenciliği alanlarında, sınıflandırma ve regresyon problemleri için kullanılan en güçlü yöntemlerden biri hiç kuşkusuz Rastgele Orman (Random Forest) algoritmasıdır. Karar ağaçları yönteminin doğasında var olan bazı zayıflıkları gidermek üzere geliştirilmiş olan bu yaklaşım, özellikle büyük veri setleri, çok sayıda bağımsız değişken ve karmaşık ilişkilere sahip araştırmalarda yüksek doğruluk sağlamasıyla bilinir.
Tez araştırmalarında “hangi yöntem seçilmeli?” sorusu yalnızca teknik değil, aynı zamanda metodolojik bir tercihtir. Özellikle karar ağaçları mı, rastgele orman mı? sorusu, tezlerde sıkça karşımıza çıkar. Çünkü karar ağaçları yorumlanabilirliği ve görselliğiyle avantajlıdır, ancak aşırı uyum (overfitting) riski yüksektir. Rastgele Orman ise bu riski minimize ederek birden çok ağacın kolektif bilgisini kullanır ve böylece daha dengeli ve genellenebilir sonuçlar üretir.
Araştırmacılar için temel soru şudur:
“Tezimde verilerimi analiz etmek için rastgele orman yöntemini seçmeli miyim? Bu yöntemi ne zaman kullanmalıyım, avantajları ve sınırlılıkları nelerdir?”
Bu yazıda, rastgele orman yönteminin tanımı, çalışma mantığı, varsayımları, avantajları–dezavantajları, uygulama alanları, örnek olaylar, stratejik ipuçları ve Türkiye’de tezlerdeki kullanımı çok ayrıntılı ve akademik düzeyde incelenecektir.
1. Rastgele Orman Nedir?
-
Leo Breiman tarafından 2001’de geliştirilen bir topluluk (ensemble) yöntemidir.
-
Temel mantık: Birden fazla karar ağacı kurulur, her ağaç farklı örneklem ve farklı değişken kombinasyonlarıyla eğitilir. Sonuçlar birleştirilerek nihai sınıflandırma yapılır.
-
Amaç, tek bir karar ağacının zayıflıklarını ortadan kaldırmaktır.
2. Rastgele Ormanların Temel Özellikleri
-
Hem sınıflandırma hem regresyon problemlerinde kullanılabilir.
-
Bootstrapping yöntemiyle farklı örneklem alt kümeleri oluşturulur.
-
Her ağaç yalnızca değişkenlerin rastgele seçilen bir alt kümesini kullanır.
-
Nihai karar, ağaçların çoğunluk oyu (classification) veya ortalaması (regression) ile verilir.
3. Varsayımlar
-
Veri setinde anlamlı ilişkiler olmalıdır.
-
Değişkenler arası korelasyon çok yüksek olmamalıdır.
-
Çok büyük örneklemlerle daha iyi çalışır, fakat küçük örneklemlerde de uygulanabilir.
4. Rastgele Ormanların Avantajları
-
Overfitting riskini azaltır.
-
Yüksek boyutlu verilerde güçlüdür.
-
Eksik veri ve aykırı değerlere karşı dayanıklıdır.
-
Değişken önem sıralaması (feature importance) sağlar.
-
Doğruluk oranı genellikle yüksektir.
5. Dezavantajları
-
Tek bir karar ağacına göre daha az yorumlanabilir.
-
Büyük veri setlerinde işlem maliyeti yüksektir.
-
Nihai modelin “kara kutu” (black box) olarak algılanma riski vardır.
6. Karar Ağaçları ve Rastgele Orman Karşılaştırması
Özellik | Karar Ağaçları | Rastgele Orman |
---|---|---|
Yorumlanabilirlik | Yüksek | Orta–Düşük |
Doğruluk | Orta | Yüksek |
Overfitting riski | Yüksek | Düşük |
Hız | Hızlı | Daha yavaş |
Kullanım alanı | Küçük veri setleri | Orta ve büyük veri setleri |
7. Eğitim Alanında Uygulamalı Örnek
-
Amaç: Öğrencilerin başarı durumlarını sınıflandırmak.
-
Değişkenler: Devamsızlık, çalışma saati, aile desteği, sosyoekonomik durum.
-
Karar Ağaçları: Tek bir kriter zincirine göre sınıflandırma yapar.
-
Rastgele Orman: Çok sayıda farklı kriter kombinasyonuyla tahmin gücünü artırır.
8. Psikoloji Alanında Uygulamalı Örnek
-
Amaç: Kaygı düzeylerini sınıflandırmak.
-
Değişkenler: Yaş, cinsiyet, uyku düzeni, stres faktörleri.
-
Karar Ağaçları: Tek bir model oluşturur, küçük veriyle çalışabilir.
-
Rastgele Orman: Daha yüksek doğrulukla farklı bireyleri sınıflara ayırır.
9. Sağlık Alanında Uygulamalı Örnek
-
Amaç: Hastaların risk grubunu belirlemek.
-
Değişkenler: Kan değerleri, genetik faktörler, yaşam tarzı değişkenleri.
-
Rastgele Orman, biyomedikal verilerde sıklıkla tercih edilir çünkü karmaşık ilişkileri başarıyla yakalar.
10. İşletme Alanında Uygulamalı Örnek
-
Amaç: Müşterilerin sadakat düzeyini sınıflandırmak.
-
Değişkenler: Alışveriş sıklığı, harcama miktarı, kampanyalara katılım.
-
Rastgele Orman, müşteri segmentasyonunda pazarlama stratejileri için güçlü öngörüler sağlar.
11. Sosyoloji Alanında Uygulamalı Örnek
-
Amaç: Toplumsal katılım düzeylerini tahmin etmek.
-
Değişkenler: Eğitim, gelir, yaş, sosyal sermaye faktörleri.
-
Rastgele Orman, farklı toplumsal grupları yüksek doğrulukla ayırabilir.
12. Türkiye’de Tezlerde Kullanımı
Türkiye’de son 10 yılda özellikle veri bilimi, eğitim teknolojileri, sağlık ve işletme alanındaki tezlerde rastgele orman yöntemi giderek artan bir şekilde kullanılmaktadır. Sosyal bilimlerde görselleştirilme eksikliği nedeniyle karar ağaçları hâlâ popüler olsa da, rastgele orman yüksek doğruluk sağladığı için doktora tezlerinde tercih edilen bir yöntem haline gelmiştir.
13. Etik Boyutlar
-
Rastgele orman “siyah kutu” gibi görüldüğü için yorumların şeffaflığı azaltılmamalıdır.
-
Yöntem seçimi açıkça gerekçelendirilmelidir.
-
Değişken önem sıralaması raporlanarak şeffaflık artırılmalıdır.
14. Yaygın Hatalar
-
Tek bir karar ağacına kıyasla aşırı karmaşık modeller kurmak.
-
Değişken önem sırasını raporlamamak.
-
Veri standardizasyonu yapılmadan doğrudan kullanmak.
15. Kontrol Listesi
-
Amacım yüksek doğruluk mu, görsellik mi?
-
Veri setim büyük ve çok boyutlu mu?
-
Overfitting riskini minimize etmek istiyor muyum?
-
Değişken önem sırasını raporlamayı planlıyor muyum?
16. Stratejik İpuçları
-
Eğer tezinizde yüksek doğruluk kritikse → Rastgele Orman seçin.
-
Görsellik önemliyse → Karar Ağaçlarını tercih edin.
-
İmkan varsa her iki yöntemi çalıştırıp karşılaştırın.
-
Çapraz doğrulama (cross-validation) kullanarak modelin güvenilirliğini artırın.
Sonuç
Tez yaptırma sürecinde rastgele orman yöntemi, özellikle yüksek doğruluk ve genellenebilirlik gerektiren çalışmalarda güçlü bir araçtır. Tek bir karar ağacının sınırlılıklarını aşarak, çok sayıda ağacın kolektif bilgisini kullanır. Eğitim, psikoloji, sağlık, işletme ve sosyoloji gibi birçok alanda farklı türde veri setlerine başarıyla uygulanabilir.
Doğru seçildiğinde rastgele orman, tezinizin hem metodolojik gücünü hem de bulguların güvenilirliğini artırır. Ancak yorumlanabilirliğin sınırlı olduğunu unutmamak gerekir. Bu nedenle tezlerde, rastgele orman ile birlikte karar ağaçlarının görsel çıktıları da raporlanarak hem doğruluk hem de yorumlanabilirlik sağlanabilir.