Quá trình kết hợp một tập hợp các đối tượng vật lý hoặc trừu tượng thành các lớp của các đối tượng giống nhau được gọi là phân cụm (clustering). Một cụm (cluster) là tập hợp các đối tượng dữ liệu giống nhau trong cùng cụm và khác biệt với đối tượng trong các cụm khác. Một cụm đối tượng dữ liệu có thể được xem xét tập thể như một nhóm trong nhiều ứng dụng. Phân tích cụm là hoạt động thiết yếu của con người.
Phân tích cụm được dùng để hình thành các nhóm hoặc cụm của các bản ghi giống nhau tùy thuộc trên các đo lường khác nhau được làm trên các bản ghi này. Ý tưởng thiết kế chính là xác định các cụm theo những cách có thể hữu ích cho mục đích của phân tích. Dữ liệu này đã được dùng trong nhiều lĩnh vực, như thiên văn học, khảo cổ học, y học, hóa học, giáo dục, tâm lý học, ngôn ngữ học, và xã hội học.
Có một số ví dụ về phân cụm như sau:
Sinh học (Biology)
Nhà sinh học (Biologists) đã dành nhiều năm tạo ra phân loại học (taxonomy - phân loại phân cấp) của mọi sinh vật như giới (kingdom), phylum, lớp (class), bộ (order), họ (family), chi (genus), và loài (species). Do đó, không ngạc nhiên rằng một số công việc sớm trong phân tích cụm tìm kiếm tạo ra kỷ luật của phân loại học số (numerical taxonomy) có thể tìm thấy các cấu trúc phân loại như vậy.
Hơn nữa, nhà sinh học đã dùng phân cụm để phân tích lượng lớn dữ liệu di truyền (genetic data) có sẵn. Ví dụ, phân cụm đã được dùng để khám phá các nhóm gen có chức năng giống nhau.
Truy xuất thông tin (Information Retrieval)
World Wide Web bao gồm hàng tỷ trang web, và kết quả của truy vấn đến công cụ tìm kiếm có thể khôi phục hàng triệu trang. Phân cụm có thể được dùng để gom nhóm các kết quả tìm kiếm thành vài cụm, mỗi cái lấy một khía cạnh cụ thể của truy vấn.
Ví dụ, truy vấn "phim" (movie) có thể khôi phục các trang web gom thành các danh mục bao gồm đánh giá (reviews), trailer, ngôi sao (stars), và rạp chiếu (theaters). Mỗi cụm có thể được chia thành các danh mục con (subclusters), tạo cấu trúc phân cấp hỗ trợ phân tích của người dùng đối với kết quả truy vấn.
Khí hậu (Climate)
Việc học khí hậu Trái Đất cần khám phá mẫu (patterns) trong khí quyển và đại dương. Phân tích cụm đã được dùng để khám phá mẫu trong áp suất khí quyển của vùng cực (Polar Regions) và khu vực đại dương có tác động thiết yếu đến khí hậu lục địa.
Tâm lý học và Y học (Psychology and Medicine)
Một bệnh hoặc tình trạng thường có nhiều biến thể (variations), và nghiên cứu cụm có thể được dùng để nhận diện các phân loại con này. Ví dụ, phân cụm có thể được dùng để xác định nhiều loại trầm cảm (depression). Phân tích cụm cũng được dùng để xác định mẫu trong phân bố không gian hoặc thời gian của một bệnh.
Kinh doanh (Business)
Doanh nghiệp thu thập lượng lớn dữ liệu về người dùng hiện tại và tiềm năng. Thông thường dùng để phân đoạn người dùng (segment users) thành một số nhỏ nhóm để phân tích tiếp và sự kiện marketing.