神经网络基础-神经网络补充概念-14-逻辑回归中损失函数的解释

概念

逻辑回归损失函数是用来衡量逻辑回归模型预测与实际观测之间差异的函数。它的目标是找到一组模型参数,使得预测结果尽可能接近实际观测。

理解

在逻辑回归中,常用的损失函数是对数似然损失(Log-Likelihood Loss),也称为交叉熵损失(Cross-Entropy Loss)。它在分类问题中非常常见,特别适用于二分类问题。

公式

假设我们有一组训练样本 ( x ( 1 ) , y ( 1 ) ) , ( x ( 2 ) , y ( 2 ) ) , ... , ( x ( m ) , y ( m ) ) (x^{(1)}, y^{(1)}), (x^{(2)}, y^{(2)}), \ldots, (x^{(m)}, y^{(m)}) (x(1),y(1)),(x(2),y(2)),...,(x(m),y(m)),其中 x ( i ) x^{(i)} x(i) 是输入特征, y ( i ) y^{(i)} y(i) 是对应的实际标签(0 或 1)。模型的预测结果为 y ^ ( i ) \hat{y}^{(i)} y^(i),它是由逻辑回归函数转换得到的: y ^ ( i ) = h θ ( x ( i ) ) = 1 1 + e − θ T x ( i ) \hat{y}^{(i)} = h_\theta(x^{(i)}) = \frac{1}{1 + e^{-\theta^T x^{(i)}}} y^(i)=hθ(x(i))=1+e−θTx(i)1。

对于每个样本,我们可以定义一个对数似然函数:

其中 m m m 是样本数量。

这个损失函数的意义是,当模型的预测结果与实际标签一致时,对数似然损失趋近于0。当模型的预测与实际不一致时,损失会逐渐增加。因此,优化模型的参数就是通过最小化这个损失函数,使得模型的预测结果尽可能接近实际标签。

逻辑回归损失函数的优化通常使用梯度下降等优化算法。通过迭代更新模型参数,最终使得损失函数达到最小值,从而得到能够对数据进行合理分类的逻辑回归模型。

代码实现

python 复制代码
import numpy as np
from sklearn.model_selection import train_test_split

# 生成模拟数据
np.random.seed(42)
m = 100
n = 2
X = np.random.randn(m, n)
X = np.hstack((np.ones((m, 1)), X))
theta_true = np.array([1, 2, 3])
y = (X.dot(theta_true) + np.random.randn(m) * 0.2) > 0

# 划分训练集和测试集
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)

# 初始化模型参数
theta = np.zeros(X_train.shape[1])

# 定义sigmoid函数
def sigmoid(z):
    return 1 / (1 + np.exp(-z))

# 定义损失函数
def compute_loss(X, y, theta):
    m = len(y)
    h = sigmoid(X.dot(theta))
    loss = (-1/m) * np.sum(y * np.log(h) + (1 - y) * np.log(1 - h))
    return loss

# 定义梯度计算函数
def compute_gradient(X, y, theta):
    m = len(y)
    h = sigmoid(X.dot(theta))
    gradient = X.T.dot(h - y) / m
    return gradient

# 执行梯度下降
learning_rate = 0.01
num_iterations = 1000

for _ in range(num_iterations):
    gradient = compute_gradient(X_train, y_train, theta)
    theta -= learning_rate * gradient

# 在测试集上计算损失
test_loss = compute_loss(X_test, y_test, theta)
print("测试集上的损失:", test_loss)
相关推荐
张拭心4 小时前
Cursor 又偷偷更新,这个功能太实用:Visual Editor for Cursor Browser
前端·人工智能
吴佳浩4 小时前
大模型 MoE,你明白了么?
人工智能·llm
Blossom.1186 小时前
基于Embedding+图神经网络的开源软件供应链漏洞检测:从SBOM到自动修复的完整实践
人工智能·分布式·深度学习·神经网络·copilot·开源软件·embedding
t198751286 小时前
电力系统经典节点系统潮流计算MATLAB实现
人工智能·算法·matlab
万悉科技6 小时前
比 Profound 更适合中国企业的GEO产品
大数据·人工智能
mqiqe6 小时前
vLLM(vLLM.ai)生产环境部署大模型
人工智能·vllm
V1ncent Chen6 小时前
机器是如何“洞察“世界的?:深度学习
人工智能·深度学习
AI营销前沿6 小时前
中国AI营销专家深度解析:谁在定义AI营销的未来?
人工智能
前端大卫6 小时前
【重磅福利】学生认证可免费领取 Gemini 3 Pro 一年
前端·人工智能
汽车仪器仪表相关领域7 小时前
LambdaCAN:重构专业空燃比测量的数字化范式
大数据·人工智能·功能测试·安全·重构·汽车·压力测试