机器学习策略篇:详解开发集和测试集的大小(Size of dev and test sets)

在深度学习时代,设立开发集和测试集的方针也在变化。

可能听说过一条经验法则,在机器学习中,把取得的全部数据用70/30比例分成训练集和测试集。或者如果必须设立训练集、开发集和测试集,会这么分60%训练集,20%开发集,20%测试集。在机器学习的早期,这样分是相当合理的,特别是以前的数据集大小要小得多。所以如果总共有100个样本,这样70/30或者60/20/20分的经验法则是相当合理的。如果有几千个样本或者有一万个样本,这些做法也还是合理的。

但在现代机器学习中,更习惯操作规模大得多的数据集,比如说有1百万个训练样本,这样分可能更合理,98%作为训练集,1%开发集,1%测试集,用\(D\)和\(T\)缩写来表示开发集和测试集。因为如果有1百万个样本,那么1%就是10,000个样本,这对于开发集和测试集来说可能已经够了。所以在现代深度学习时代,有时拥有大得多的数据集,所以使用小于20%的比例或者小于30%比例的数据作为开发集和测试集也是合理的。而且因为深度学习算法对数据的胃口很大,可以看到那些有海量数据集的问题,有更高比例的数据划分到训练集里,那么测试集呢?

要记住,测试集的目的是完成系统开发之后,测试集可以帮评估投产系统的性能。方针就是,令的测试集足够大,能够以高置信度评估系统整体性能。所以除非需要对最终投产系统有一个很精确的指标,一般来说测试集不需要上百万个例子。对于的应用程序,也许想,有10,000个例子就能给足够的置信度来给出性能指标了,也许100,000个之类的可能就够了,这数目可能远远小于比如说整体数据集的30%,取决于有多少数据。

对于某些应用,也许不需要对系统性能有置信度很高的评估,也许只需要训练集和开发集。认为,不单独分出一个测试集也是可以的。事实上,有时在实践中有些人会只分成训练集和测试集,他们实际上在测试集上迭代,所以这里没有测试集,他们有的是训练集和开发集,但没有测试集。如果真的在调试这个集,这个开发集或这个测试集,这最好称为开发集。

不过在机器学习的历史里,不是每个人都把术语定义分得很清的,有时人们说的开发集,其实应该看作测试集。但如果只要有数据去训练,有数据去调试就够了。打算不管测试集,直接部署最终系统,所以不用太担心它的实际表现,觉得这也是很好的,就将它们称为训练集、开发集就好。然后说清楚没有测试集,这是不是有点不正常?绝对不建议在搭建系统时省略测试集,因为有个单独的测试集比较令安心。因为可以使用这组不带偏差的数据来测量系统的性能。但如果的开发集非常大,这样就不会对开发集过拟合得太厉害,这种情况,只有训练集和测试集也不是完全不合理的。不过一般不建议这么做。

总结一下,在大数据时代旧的经验规则,这个70/30不再适用了。现在流行的是把大量数据分到训练集,然后少量数据分到开发集和测试集,特别是当有一个非常大的数据集时。以前的经验法则其实是为了确保开发集足够大,能够达到它的目的,就是帮评估不同的想法,然后选出\(A\)还是\(B\)更好。测试集的目的是评估最终的成本偏差,只需要设立足够大的测试集,可以用来这么评估就行了,可能只需要远远小于总体数据量的30%。

所以希望本随笔能给们一点指导和建议,知道如何在深度学习时代设立开发和测试集。