机器学习系列11:减少过拟合——L1、L2正则化

如果我们注意到模型在训练集上的表现明显优于模型在测试集上的表现,那么这就是模型过拟合了,也称为 high variance。

产生的过拟合的原因是对于给定的训练集数据来说,模型太复杂了。有几种可以减少过拟合的方法:

  • 收集更多的训练数据(通常可行性不大)

  • 通过正则化引入对模型复杂度的惩罚

  • 选择一个含有较少参数的简单模型

  • 减少数据的维度

假设模型的参数是向量 w,那么 L1 和 L2 正则化的定义如下。

L1 正则化通常会产生更稀疏的特征空间,大部分的特征对应的权重都是 0。

如果我们在处理高维且大多数特征都互不相关的数据集时,稀疏性就会十分有用,尤其是在训练数据集样本数比样本特征数还少时。此时 L1 正则化也可以被视为是一种特征选择工具,我们将在下一课学习特征选择。

我们在训练机器学习模型时的目标是使模型在训练集和测试集上的损失不断降低,损失是通过损失函数计算出来的。L1 正则化和 L2 正则化就是在损失函数后面再加上惩罚模型复杂度的因子,并且还附带一个取值在 0.0, 1.0 之前的参数 λ 控制惩罚力度。

在 scikit-learn 库中,我们只需要指定 penalty='l1' 或 penalty='l2' 就可以选择使用 L1 还是 L2 正则化了。注意!solver 参数指定了优化算法,lbfgs 优化算法不支持 L1 正则化。

我们用逻辑回归算法拟合了经过标准化的红酒数据集后发现,模型在训练集和测试集上的准确率都达到了 100%!

除此之外,你可能还注意到还有两个参数:

  • C 就是 λ 的倒数,默认值是 1.0

  • multi_class='ovr',这表示使用 one-versus-rest 方法将二分类模型应用到多分类

one-versus-rest(OVR)也称为 one-versus-all,是一种将二分类模型应用到多分类任务中的方法。以红酒数据集为例,这是数据集具有三种类别,那么就训练三个二分类器,每个二分类器都将其中一种类别作为正例,其他两种类别作为反例。最终预测时选择得分结果最高的分类器预测的正例对应的类别作为最终的预测类别。

我们可以看到有 3 个权重和对应的偏置(bias)。

我们也能看到有几个特征对应的权重值为 0,所以 L1 正则化也能用作特征选择。我们可以增大正则化项系数 λ(减小参数 C)时会剔除更多的特征,当 C < 0.01(λ > 100)时,所有特征对应的权重都是 0。

相关推荐
IT_陈寒几秒前
Vue这个特性差点让我加班到凌晨,谁懂啊
前端·人工智能·后端
D2aZXN3FhrDa7e21218 分钟前
佛山AI智能获客系统适配性:工厂门店如何挑选工具
人工智能·美诚科技有限公司
机器之心20 分钟前
WAIC现场,这家公司让一群不同的机器人共用一个大脑
人工智能·openai
小白巨白21 分钟前
玫瑰花园管理系统:AI识病+3D可视化,一套面向中小型玫瑰种植园的数字化管理工具
css·人工智能·计算机视觉·html5
延凡科技43 分钟前
多场景落地复盘:端边云架构无人机智能巡检系统设计与实践
大数据·数据结构·人工智能·科技·架构·无人机·能源
科技圈观察1 小时前
壹沓科技WAIC全球首发小沓OS与小沓KE,重塑供应链AI基础设施
人工智能·科技
CV-Climber1 小时前
检索技术的实际应用
人工智能·算法
颜酱1 小时前
01 | 骨架搭建:FastAPI + Vue 跑通第一个 SSE 流式问答
前端·人工智能·后端
龙腾AI白云1 小时前
世界模型被视为破局关键
人工智能·virtualenv·知识图谱·pygame
新知图书2 小时前
10.1 项目背景与需求分析(智能客服智能体开发)
人工智能·agent·ai agent·智能体·扣子