Encodage one-hot

L'encodage one-hot^[1] ou encodage 1 parmi n consiste à encoder une variable à n états sur n bits dont un seul prend la valeur 1^[2],[3], le numéro du bit valant 1 étant le numéro de l'état pris par la variable.

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Cet encodage est courant en apprentissage automatique ou l'on représente usuellement une variable catégorielle à n catégories par n variables binaires, la i-ème variable binaire représentant la i-ème catégorie. Son usage est également répandu dans les FPGA pour représenter l'état d'une machine à états.

Exemple

Le tableau ci-dessous présente un encodage 1 parmi n d'une variable fruit à 3 états possibles.

fruit	code
pomme	001
ananas	010
orange	100

Chacune des modalités peut aussi être représentée dans sa propre colonne, chaque valeur étant 0 ou 1.

fruit	bit2_orange	bit1_ananas	bit0_pomme
pomme	0	0	1
ananas	0	1	0
orange	1	0	0

La dernière colonne peut-être omise car elle peut être déduite des précédentes pour gagner un peu de mémoire.

Avantages et inconvénients

L'un des avantages principaux de cet encodage est que pour passer d'un état à un autre, seules deux transitions sont nécessaires : un chiffre passe de 1 à 0, un autre de 0 à 1. En électronique numérique, un autre avantage est lié à la quantité réduite de logique combinatoire nécessaire pour tester l'état du système, seul le bit n étant à tester pour vérifier si l'état n est actif.

L'inconvénient est la taille de la variable en mémoire puisqu'il utilise autant de bits qu'il y a d'états. L'espace mémoire nécessaire augmente linéairement avec le nombre d'états. Alors qu'un code utilisant toutes les valeurs binaires possibles tel que le comptage classique en base 2 (0 → 0, 1 → 1, 2 → 10, 3 → 11, 4 → 100) conduit à une augmentation logarithmique du nombre de bits avec le nombre d'états.

L'encodage one-hot se retrouve notamment dans le pré-traitement des données catégorielles (i.e. qui s'assimilent à des classes) utilisées en entrée dans certains algorithmes d'apprentissage automatique et d'apprentissage profond de classification ; en effet, ces algorithmes utilisant des données et variables quantitatives ou numériques, les données et variables catégorielles sont généralement transformées et encodées au préalable.

Voir aussi

Sur les autres projets Wikimedia :

• encodage one-hot, sur le Wiktionnaire
• encodage 1 parmi n, sur le Wiktionnaire
• one-hot encoding, sur le Wiktionnaire