机器学习——正则化

正则化

在机器学习学习中往往不知道需要不知道选取的特征个数,假如特征个数选取过少,容易造成欠拟合,特征个数选取过多,则容易造成过拟合。由此为了保证模型能够很好的拟合样本,同时为了不要出现过拟合现象,引入了一个正则项。

如图所示:

当选用特征过少时,函数的拟合程度如左边的图一样,不能很好的拟合

当选用特征适中时,函数的拟合程度如中间的图一样,可以比较好的拟合

当选用特征过多时,函数的拟合程度如右边的图一样,能够完全拟合样本,但是可能在测试数据上不佳。

当选用均方误差作为损失函数时

Loss function: ∑ ( y − W x i ) 2 \sum (y-Wx_i)^2 ∑(y−Wxi)2,当选择模型过于复杂时(即 W W W维度过高, X X X特征过多时)损失函数往往趋近于0甚至等于0,能够很好的拟合样本但是不具有很好的泛化能力,所以为了降低模型的复杂度我们引入了一个正则项 λ W T W \lambda W^TW λWTW。即损失函数为 ∑ ( y − W x i ) 2 + λ W T W \sum (y-Wx_i)^2+\lambda W^TW ∑(y−Wxi)2+λWTW。由此最小化损失函数时。会考虑模型的复杂度,保证模型不至于太复杂。

当存在一个样本 X = { x 1 , x 2 , ⋯   , x n } \mathbf{ X=\{x_1,x_2,\cdots,x_n\}} X={x1,x2,⋯,xn}, y = a x 2 + b x + c + ξ y=ax^2+bx+c+\xi y=ax2+bx+c+ξ,其中 ξ \xi ξ为一个高斯噪声,

当选择模型: θ 1 x + θ 2 \theta_1 x+\theta_2 θ1x+θ2时,模型无法很好的拟合样本

当选择模型: θ 1 x 2 + θ 2 x + θ 3 \theta_1 x^2+\theta_2 x+\theta_3 θ1x2+θ2x+θ3时,模型可以较好的拟合样本

当选择模型: θ 1 x 5 + θ 2 x 4 + θ 3 x 3 + θ 4 x 2 + θ 5 x + θ 6 \theta_1 x^5+\theta_2 x^4+\theta_3 x^3+\theta_4 x^2+\theta_5 x+\theta_6 θ1x5+θ2x4+θ3x3+θ4x2+θ5x+θ6时,模型可以完全拟合样本,当引入正则项 λ W T W \lambda W^TW λWTW,可以保证 W W W不至于太复杂,由此可以使 θ 1 , θ 2 , θ 3 \theta_1,\theta_2,\theta_3 θ1,θ2,θ3足够小,不至于使给模型造成太大的影响,所以可以避免模型太过于复杂以至于过拟合。

相关推荐
黑金IT几秒前
*Qwen3-V2**与 **Gemini 4o**区别
人工智能·prompt
gongfuyd2 分钟前
Q 值与状态值
机器学习
海兰2 分钟前
【实战】MemPalace 完整安装与使用指南
人工智能·openclaw
weixin_408099673 分钟前
【保姆级教程】按键精灵调用 OCR 文字识别 API(从0到1完整实战 + 可运行脚本)
java·前端·人工智能·后端·ocr·api·按键精灵
CoderJia程序员甲3 分钟前
GitHub 热榜项目 - 日榜(2026-04-10)
人工智能·ai·大模型·github·ai教程
Daydream.V3 分钟前
语言转换方法——CBOW
人工智能·语言模型·word2vec·词向量·cbow·神经语言模型
zhangshuang-peta7 分钟前
MCP 的渐进式披露
人工智能·ai agent·mcp·peta
Eloudy8 分钟前
不同特征值的特征向量互相正交的矩阵
人工智能·算法·机器学习
eBaoGao11 分钟前
AI 对劳动就业市场的结构性冲击:基于美国劳工统计局 2026 数据的 3 大行业深度分析
人工智能
正在走向自律13 分钟前
AI Agent:从概念到实践,下一代人工智能的核心形态
人工智能·ai agent·智能体