特定條件下結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化等價(jià)于最大后驗(yàn)概率估計(jì)



為了降低產(chǎn)生過(guò)擬合的可能性,我們從樣本的所有屬性中選取一部分屬性集用以訓(xùn)練模型疙渣,一種防止過(guò)擬合的方法—正則化,它將會(huì)保留所有屬性。


頻率學(xué)派

之前我們一直是通過(guò)求最大似然值確定參數(shù)(maximum likelihood (ML)):

上式中的θ是基于頻率學(xué)派(frequentist)的觀點(diǎn)對(duì)待的枫耳,頻率學(xué)派認(rèn)為,θ是一個(gè)固定不變的常量孟抗,只是我們現(xiàn)在還不知道它的值迁杨,而我們的目的就是基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理獲得θ的近似值。我們要通過(guò)隨機(jī)產(chǎn)生的樣本去估計(jì)這個(gè)參數(shù)凄硼,所以才有了最大似然估計(jì)這些方法铅协。

貝葉斯學(xué)派

然而,貝葉斯學(xué)派(Bayesian)對(duì)于θ的觀點(diǎn)與頻率學(xué)派的觀點(diǎn)是不同的摊沉,它們認(rèn)為狐史,θ是一個(gè)未知的隨機(jī)變量,因此可以給出關(guān)于θ分布情況的先驗(yàn)概率p(θ),例如θ可能滿足高斯分布等等(這是一種假設(shè)或者說(shuō)是統(tǒng)計(jì)結(jié)果,此時(shí)并未考慮我們的訓(xùn)練樣本)骏全。如上為后驗(yàn)概率苍柏。

把每個(gè)類別的標(biāo)簽看成上面的參數(shù)θ,然后用樣本去推測(cè)出標(biāo)簽的分布吟温。貝葉斯學(xué)派強(qiáng)調(diào)人的先驗(yàn)的作用序仙,即人以往認(rèn)知的作用。并且通過(guò)不斷增添新的知識(shí)鲁豪,來(lái)更新以往的認(rèn)知潘悼。


在頻率學(xué)派中最大似然估計(jì)沒(méi)有將θ視作y的估計(jì)參數(shù),認(rèn)為θ是一個(gè)常數(shù)爬橡,只是未知其值而已治唤,比如我們經(jīng)常使用常數(shù)c作為y=2x+c的后綴一樣。因此對(duì)于p(y(i)|x(i);θ)中的θ,對(duì)極大似然估計(jì)求導(dǎo)后糙申,可以求出一個(gè)確定的值θ宾添。

而貝葉斯估計(jì)將θ視為隨機(jī)變量,θ的值滿足一定的分布柜裸,不是固定值缕陕,我們無(wú)法通過(guò)計(jì)算獲得其值,只能在預(yù)測(cè)時(shí)計(jì)算積分疙挺。

然而在上述貝葉斯估計(jì)方法中扛邑, 雖然公式合理優(yōu)美,但后驗(yàn)概率p(θ|S)很難計(jì)算铐然,看其公式知道計(jì)算分母時(shí)需要在所有的θ上作積分蔬崩,然而對(duì)于一個(gè)高維的θ來(lái)說(shuō),枚舉其所有的可能性太難了搀暑。


貝葉斯方法的參數(shù)估計(jì)

貝葉斯方法的參數(shù)估計(jì)沥阳,就是通過(guò)最大化后驗(yàn)概率來(lái)估計(jì)模型的參數(shù)。

假定模型參數(shù)為w自点,數(shù)據(jù)集為D桐罕,貝葉斯通過(guò)最大化后驗(yàn)概率估計(jì)模型參數(shù)w,即:




后驗(yàn)概率的展開(kāi)形式

假定如下:

1桂敛、樣本獨(dú)立不相關(guān)

2冈绊、模型參數(shù)獨(dú)立不相關(guān)

最新的優(yōu)化問(wèn)題為:


參數(shù)的先驗(yàn)概率與正則項(xiàng)

當(dāng)參數(shù)w的先驗(yàn)概率滿足高斯分布:

優(yōu)化問(wèn)題的左項(xiàng)中,如果w滿足N(0,1/(2λ)):

這時(shí)候的優(yōu)化函數(shù)為:

同樣地埠啃,參數(shù)w的先驗(yàn)概率滿足均值為0的拉普拉斯分布,有:



這說(shuō)明:

L2正則伟恶,等價(jià)于參數(shù)w的先驗(yàn)分布滿足均值為0的正態(tài)分布

L1正則碴开,等價(jià)于參數(shù)w的先驗(yàn)分布滿足均值為0的拉普拉斯分布

拉普拉斯在0附近突出,周圍稀疏,對(duì)應(yīng)容易產(chǎn)生稀疏解的模型





























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