Week 15: 深度学习补遗:集成学习初步

文章目录

  • [Week 15: 深度学习补遗:集成学习初步](#Week 15: 深度学习补遗:集成学习初步)
    • 摘要
    • Abstract
    • [1. Ensemble 集成学习](#1. Ensemble 集成学习)
    • [2. Bagging](#2. Bagging)
    • [3. Decision Tree 决策树](#3. Decision Tree 决策树)
    • [4. Boosting](#4. Boosting)
    • 总结

Week 15: 深度学习补遗:集成学习初步

摘要

本周主要继续跟随了李宏毅老师学习了集成学习有关的知识,围绕集成学习的思想、Bagging和Boosting重新组织数据集的基本思想等进行了基本的了解。

Abstract

This week, I primarily continued studying ensemble learning concepts under Professor Hung-yi Lee's guidance. I gained a foundational understanding of the core principles of ensemble learning, including the underlying philosophy, as well as the fundamental approaches to reorganizing datasets for Bagging and Boosting techniques.

1. Ensemble 集成学习

模型通常有两种评价标准:Bias 偏差 与 Variance 方差,Bias代表与目标之间的偏差程度,Variance代表偏差程度的稳定性。Bagging的基本思想是,利用预测结果Variance大但是Bias小的一组模型进行结果的平均,最后给出一个相对准确的结果,虽然每个模型单独拿出来看Variance较大,但在将其集合起来后,Variance会缩小、同时Bias仍然会保持较低的水平。

2. Bagging

Bagging的思想是,在总共的 N N N个训练数据中,每次取 N ′ N' N′笔数据组成一个新的数据集,通常来说使用有放回抽取的方法,因此通常情况下可以使 N = N ′ N=N' N=N′,因为在有放回的情况下,可能会反复抽到同一个数据,因此两个数据集并不会相同。

因此,通过 n n n个数据集,找出了 n n n个函数,在测试的时候,把测试数据输入这 n n n个数据集里,将得出来的结果做平均或者Voting,通常就会使结果更鲁棒、Variance更小,即性能更佳,更不容易过拟合。如果是运用在回归问题,通常采用平均的方法;如果运用在分类问题,则通常采用Voting的方法。

Bagging通常在模型非常复杂,担心模型过拟合时才采用(比如决策树),最终目的是降低Variance。

3. Decision Tree 决策树

决策树简单来说就是一个用测试数据建成的树,在某个参数满足某个条件时进入其中分支。但决策树在训练中实际上有很多的问题,比如到底需要构建多少分支、分支产生的标准是什么、分支终止的标准是什么、决策树构建分支的基本假设都是什么等等。

在决策树上,永远可以构建出一个足够深的树将训练集的错误率降到0,相当于每一个点都在一个很深的树上面的一个节点。

因此提出了随机森林的方法,随机森林是决策树的Bagging方案。可以采用普通的Bagging方法对决策树进行Ensemble,但是会出现生成的树都差不多的问题,因此对某些特征或者问题进行随机限制,让每个树随机的不能使用某种特征/某个问题,最后将每个树的结果都结合起来,就组成了随机森林。

而使用Bagging时,可以不将数据集分割成验证集与训练集,而直接使用Out-of-bag Validation的方法,即是将当前树未使用的数据直接当做测试集来测试当前树,最后将所有树的Out-of-bag (OOB) Error平均,得到一个随机森林的OOB Error。

需要注意的是,随机森林本质上是Bagging,和Bagging一样,它并不能帮助模型拟合训练集,其作用主要是帮助提升模型鲁棒性。

4. Boosting

Boosting在如果你的机器学习算法可以产色会给你错误率小于50%的分类器时,利用Boosting后可以达到0%的错误率。

Boosting的基本步骤是:

  • 找到第一个分类器 f 1 ( x ) f_1(x) f1(x)。
  • 找到第二个分类器 f 2 ( x ) f_2(x) f2(x)用来辅助 f 1 ( x ) f_1(x) f1(x)。前提是, f 2 ( x ) f_2(x) f2(x)不能与 f 1 ( x ) f_1(x) f1(x)过于相似,需要让 f 2 ( x ) f_2(x) f2(x)辅助 f 1 ( x ) f_1(x) f1(x)降低Error Rate。
  • ...
  • 合并所有分类器的结果。

Bagging的分类器是没有顺序的,可以并行处理,但Boosting的分类器是Sequential的,必须按顺序进行训练和预测。训练不同的分类器需要不同的数据集,有一种新的数据集组织方式,就是给每一个数据分配一个权重,在不同的权重下,同一个数据集可以被组织为不同的两个,其损失函数就会经历如下变化。
L ( f ) = ∑ n l ( f ( x n ) , y n ^ ) → L ( f ) = ∑ n u n l ( f ( x n ) , y n ^ ) L(f)=\sum_n l(f(x^n),\hat{y^n})\to L(f)=\sum_n u^nl(f(x^n),\hat{y^n}) L(f)=n∑l(f(xn),yn^)→L(f)=n∑unl(f(xn),yn^)

即权重越高的数据就会被考虑的更多。

总结

本周主要学习了集成学习相关的初级知识,基本了解了Bagging和Boosting技巧的基本思想,同时对决策树以及随机森林的基本理论有了一定的了解。Bagging和Boosting是LLM训练中的重要技巧,下周准备对集成学习相关知识继续进行深入的学习。

相关推荐
研來如此4 小时前
OpenCV官方下载界面下载opencv库
人工智能·opencv·计算机视觉
yi0114 小时前
LeetCode 643. 子数组最大平均数 I|从暴力枚举到滑动窗口
人工智能·笔记·python·算法·leetcode·滑动窗口
天远API4 小时前
零信任架构实战:基于天远风控经营异常预警构建自动化供应商店铺巡检网关
人工智能·架构·自动化·dubbo
田里的水稻5 小时前
EP_ROS框架---相机视频流交互二
人工智能·深度学习·数码相机·机器学习·迁移学习
AI行业应用研究5 小时前
会务信息载体的演进:纸质、PDF 与结构化数据源的分发成本与版本一致性
大数据·人工智能·安全·小程序·架构·pdf
罗西的思考5 小时前
[Agent Memory / 强化学习] MemPO源码学习笔记 — (6)— 奖励机制
人工智能·笔记·学习
Ai小禾5 小时前
【Obsidian对话数据怎么导入到另外一个Obsidian账号里去? 】用“AI导出鸭”把AI对话变成可迁移的知识资产
人工智能
4SAPI5 小时前
AI API Gateway平台哪个好?从架构视角看企业多模型网关选型与实践
java·大数据·人工智能·gateway·php
EatFan5 小时前
2026 后端 AI 工程化:Spring AI 2.0、MCP 协议与 Agent 内嵌如何收进 Java 生产系统
java·人工智能·spring·agent·spring ai·spring boot 3·mcp
会议咨询5 小时前
2026年交互设计、计算机视觉与数字化技术国际会议(ICDT 2026)
人工智能·计算机视觉·交互