【机器学习7】优化算法

1 有监督学习的损失函数

1.1 分类问题

对二分类问题, Y={1,−1}, 我们希望sign f(xi,θ)=yi, 最自然的损失函数是0-1损失,

函数定义 特点
0-1损失函数 非凸、非光滑,很难直接对该函数进行优化
Hinge损失函数 当fy≥1时, 该函数不对其做任何惩罚。 Hinge损失在fy=1处不可导, 因此不能用梯度下降法进行优化, 而是用次梯度下降法
Logistic损失函数 该损失函数对所有的样本点都有所惩罚, 因此对异常值相对更敏感一些
交叉熵损失函数

1.2回归问题

希望 , 最常用的损失函数是平方损失函数

函数定义 特点
平方损失函数 对异常点比较敏感
绝对损失函数 在f=y处无法求导数
Huber损失函数

2 梯度下降法

梯度下降算法发展过程

3 L1正则化与稀疏性

稀疏性,就是模型中的很多参数为0,相当于对模型进行了特征选择,只留下了重要的特征。提高了模型的泛化能力,降低了过拟合的可能。

为什么L1正则化能让模型具有稀疏性?

3.1 从解空间形状来看

黄色的部分是L2和L1正则项约束后的解空间, 绿色的等高线是凸优化问题中目标函数的等高线,L2正则项约束后的解空间是圆形, 而L1正则项约束的解空间是多边形。显然, 多边形的解空间更容易在尖角处与等高线碰撞出稀疏解。

3.2 从函数叠加来看

首先, 考虑加上L2正则化项, 目标函数变成L(w)+Cw2, 其函数曲线为黄色。此时, 最小值点在黄点处, 对应的w*的绝对值减小了, 但仍然非0。

然后, 考虑加上L1正则化项, 目标函数变成L(w)+C|w|, 其函数曲线为绿色。此时, 最小值点在红点处, 对应的w是0, 产生了稀疏性。

在一些在线梯度下降算法中, 往往会采用截断梯度法来产生稀疏性, 这同L1正则项产生稀疏性的原理是类似的。

3.3从贝叶斯实验来看

从贝叶斯的角度来理解L1正则化和L2正则化, 简单的解释是, L1正则化相当于对模型参数w引入了拉普拉斯先验, L2正则化相当于引入了高斯先验, 而拉普拉斯先验使参数为0的可能性更大。

相关推荐
闻缺陷则喜何志丹6 分钟前
【排序】P9127 [USACO23FEB] Equal Sum Subarrays G|普及+
c++·算法·排序·洛谷
咕咚-萌西11 分钟前
Federated Learning-Empowered AI-Generated Content in Wireless Networks
人工智能
Code_Shark21 分钟前
AtCoder Beginner Contest 424 题解
数据结构·c++·算法·数学建模·青少年编程
CS创新实验室27 分钟前
深入解析快速排序(Quicksort):从原理到实践
数据结构·算法·排序算法·快速排序
机器学习之心30 分钟前
PINN物理信息神经网络股票价格预测模型Matlab实现
人工智能·pinn·物理信息神经网络
咕咚-萌西42 分钟前
MLLM-LLaVA-FL: Multimodal Large Language Model Assisted FederatedLearning
人工智能·语言模型·自然语言处理
人工智能研究所1 小时前
视频与音频碰撞,谷歌 Veo 3.1,生成“有声电影”,人物对话超震撼
人工智能·文生图·谷歌·文生视频·veo3.1
DisonTangor1 小时前
PaddleOCR-VL: 通过0.9B超紧凑视觉语言模型增强多语言文档解析
人工智能·计算机视觉·语言模型·自然语言处理·开源·aigc
skywalk81631 小时前
在Ubuntu Linux安装brew 使用brew安装llama.cpp 运行文心Ernie大模型
人工智能·ubuntu·llama·ernie·brew·1024程序员节
golang学习记1 小时前
Vibe Coding不香了,试试深信服的CoStrict 严肃编程模式
人工智能