支持向量机(SVM)中核函数的本质意义

本质上在做什么?

内积是距离度量,核函数相当于将低维空间的距离映射到高维空间的距离,并非对特征直接映射。
为什么要求核函数是对称且Gram矩阵是半正定?

核函数对应某一特征空间的内积,要求①核函数对称;②Gram矩阵半正定。

证明内积对应的Gram矩阵半正定:
α T K α = α 1 , α 2 , ⋯   , α n κ ( x 1 , x 1 ) κ ( x 1 , x 2 ) ⋯ κ ( x 1 , x n ) κ ( x 2 , x 1 ) κ ( x 2 , x 2 ) ⋯ κ ( x 1 , x n ) ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ κ ( x n , x 1 ) κ ( x n , x 2 ) ⋯ κ ( x n , x n ) α 1 α 2 ⋮ α n = ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n α i κ ( x i , x j ) α j = ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n α i α j ⟨ ϕ ( x i ) , ϕ ( x j ) ⟩ = ⟨ ∑ i = 1 n α i ϕ ( x i ) , ∑ j = 1 n α j ϕ ( x j ) ⟩ = ∥ ∑ i = 1 n α i ϕ ( x i ) ∥ 2 2 ⩾ 0 \begin{aligned} {{ \bm \alpha}^{\rm T} {\bm K} { \bm \alpha}} &=\begin{bmatrix} {\alpha}_1, {\alpha}_2, \cdots, {\alpha}_n \end{bmatrix} \begin{bmatrix} \kappa \left( {\bm x}_1, {\bm x}_1 \right) &\kappa \left( {\bm x}_1, {\bm x}_2 \right) &\cdots &\kappa \left( {\bm x}_1, {\bm x}_n \right) \\ \kappa \left( {\bm x}_2, {\bm x}_1 \right) &\kappa \left( {\bm x}_2, {\bm x}_2 \right) &\cdots &\kappa \left( {\bm x}_1, {\bm x}_n \right) \\ \vdots &\vdots &\ddots &\vdots \\ \kappa \left( {\bm x}_n, {\bm x}_1 \right) &\kappa \left( {\bm x}_n, {\bm x}_2 \right) &\cdots &\kappa \left( {\bm x}_n, {\bm x}_n \right) \\ \end{bmatrix} \begin{bmatrix} {\alpha}_1 \\ {\alpha}2 \\ \vdots \\ {\alpha}n \\ \end{bmatrix} \\ &= \sum\limits{i=1}^{n} \sum\limits{j=1}^{n} {\alpha}_i \kappa \left( {\bm x}_i, {\bm x}j \right) {\alpha}j \\ &= \sum\limits{i=1}^{n} \sum\limits{j=1}^{n} {\alpha}_i {\alpha}_j \langle \phi \left( {\bm x}_i \right), \phi \left( {\bm x}j \right) \rangle\\ &= \langle \sum\limits{i=1}^{n} {\alpha}_i \phi \left( {\bm x}i \right), \sum\limits{j=1}^{n} {\alpha}_j \phi \left( {\bm x}j \right) \rangle \\ &= \lVert \sum\limits{i=1}^{n} {\alpha}_i \phi \left( {\bm x}_i \right) \rVert^2_2 \\ &\geqslant 0 \end{aligned} αTKα=α1,α2,⋯,αn κ(x1,x1)κ(x2,x1)⋮κ(xn,x1)κ(x1,x2)κ(x2,x2)⋮κ(xn,x2)⋯⋯⋱⋯κ(x1,xn)κ(x1,xn)⋮κ(xn,xn) α1α2⋮αn =i=1∑nj=1∑nαiκ(xi,xj)αj=i=1∑nj=1∑nαiαj⟨ϕ(xi),ϕ(xj)⟩=⟨i=1∑nαiϕ(xi),j=1∑nαjϕ(xj)⟩=∥i=1∑nαiϕ(xi)∥22⩾0

相关推荐
春风解人意3 分钟前
从零开始学习嵌入式P28----线程
c语言·学习·算法
luj_17686 分钟前
合法避税与投资评估实战指南
c语言·开发语言·网络·经验分享·算法
Bruce_Liuxiaowei1 小时前
驴滑块拼图游戏:从19世纪的纸片谜题到数学博弈论
人工智能·算法
一直C1 小时前
Linux系统编程|信号进阶 + SystemV IPC(消息队列、共享内存)
linux·c语言·开发语言·算法·青少年编程·vim
段一凡-华北理工大学1 小时前
高炉炉况智能诊断与预警实战~系列文章18:预警提前量问题:过程滞后与预测窗口的权衡
服务器·网络·人工智能·机器学习·高炉智能化·炉况预警·工业预警滞后
摆烂老大2 小时前
论文学习 | HESS2025 | 中亚寒区季节水文预报
学习·机器学习·水文
鹿角片ljp2 小时前
LeetCode 141. 环形链表|从 HashSet 到快慢指针 O (1) 空间最优解
算法·leetcode·链表
薛定e的猫咪2 小时前
(NeurIPS 2022)GraphGPS:MPNN 与全局注意力的融合之道
人工智能·深度学习·学习·算法
MartinYeung53 小时前
[论文分析]使大型语言模型智能体与理性和道德偏好对齐:一种监督微调方法
人工智能·机器学习·语言模型
AI服务老曹3 小时前
车牌识别算法接入AI视频分析平台的流程和误报优化
人工智能·算法·音视频