SVM中的正则化和损失是什么_2

2019-11-05 09:50:19

GreenRed的答案没错。不过SVM并不是“损失函数”、“正则化”等概念的典型例子，至少从题干中的推导过程这个角度来看不是。在韧澳门尼斯人36366com桓龌餮澳Ｐ偷难盗饭讨校蛔畲蠡蛘咦钚』哪歉龊凶鳌澳勘旰保╫bjectivefunction）。目标函数可以有很多种，比如数据的（（负）对数）似然值，比如margin的大小，比如均方误差。如果目标函数是要最小化的，它就也常常被称为“损失函数”（lossfunction）或“费用函数”（costfunction）。使用上面这些目标函数时，有时会发生过拟合。此时常常对模型的参数做一定的限制，使得模型偏好更简单的参数，这就叫“正则化”（regularization）。最常见的正则化方法，就是（软性地）限制参数的大小。设目标函数是要最小化的，所有参数组成向量w。如果往目标函数上加上（参数向量w的L1范数），这就是L1正则化；如果往目标函数上加上（参数向量w的L2范数的平方的一半），这就是L2正则化。L1正则化的优点是优化后的参数向量往往比较稀疏；L2正则化的优点是其正则化项处处可导。先来看一个典型例子——Logisticregression。设训练数据为，它们的类别为；模型的参数向量为，对于数据点，模型认为它属于“+”类的概率是。（在此省略了bias；也可以通过给所有数据点都添加一个值为1维度来把bias包括到w中去）用负对数似然值作为目标函数：。由于它是要最小化的，所以也可以叫作损失函数。在数据线性可分的情况下，w中元素的绝对值越大，目标函数就越小（参见威澳门尼斯人36366com的另一个回答），这时就需要加入正则化。如果加入L2正则化，则目标函数就变成了这样：，其中常数C控制了正则化的强度。现在再看题主给出的SVM的推导过程。在这个推导过程中，SVM的训练被看作一个有约束的优化问题，其目标函数是，代表了margin的大小的倒数。因为它是要最小化的，所以也是损失函数。而后面加上的反倒比较像正则化项，只不过它并不典型：一来它不是为了解决过拟合问题，而是为了容错；二来它并不是限制模型参数本身的大小，而是限制容错量的大小。不过，SVM的训练也可以从另一个角度来理解。威澳门尼斯人36366com不再把margin的大小作为目标函数，而是考虑分类错误所带来的代价。对于“+”类（）的数据，威澳门尼斯人36366com希望（同样省略了bias）；对于“-”类（）的数据，威澳门尼斯人36366com希望：总之，威澳门尼斯人36366com希望。那么，如果实际上符号为负，或者虽然符号为正但离0不够远，具体来说是，威澳门尼斯人36366com就认为这个分类错误（或“不够正确”）带来了大小为的损失。于是目标函数（损失函数）就是，SVM的训练变成了这个目标函数下的无约束优化问题。在数据线性可分的情况下，会有许多w使得L=0。为了选择一个合理的w，也需要加入正则化。加入L2正则化之后，目标函数就变成了。可以验证，这个目标函数跟题干中的目标函数是等价的。而正则化项恰巧具有物理意义；最小化正则化项，就是最大化margin。总结一下，题干中的推导过程的思路，是最大化margin（目标函数），顺便容错；而威澳门尼斯人36366com这里给出的另一个角度，是最小化分类错误造成的损失（目标函数），顺便让margin尽可能大（正则化）。威澳门尼斯人36366com再来比较一下logisticregression和SVM的（第二种）目标函数：可以看出，二者的唯一区别就是对于单个数据点，计算损失的方法不同。Logisticregression中的称为logloss；而SVM中的称为hingeloss。从这个角度来看问题为威澳门尼斯人36366com打开了更(pan)广(duo)的(la)思(mo)路(he)：原来损失函数的形式是可以随便设计的。

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