第2章 感知機(jī)

簡介

什么是感知機(jī)堪藐?

感知機(jī)是二分類的線性分類模型,其輸入為實例的特征向量礁竞,輸出為實例的類別,取+1和-1二值捶朵。

本章介紹:感知機(jī)模型->感知機(jī)的學(xué)習(xí)策略(損失函數(shù))->感知機(jī)學(xué)習(xí)算法(包括原始形式和對偶形式)

2.1 感知機(jī)模型

f(x)=sign(wx+b),其中w表示權(quán)值(weight vector),b表示偏置(bias),sign表示符號函數(shù)(+1和-1二值)狂男。

感知機(jī)的性質(zhì)?

感知機(jī)是一種線性分類模型红碑,屬于判別模型泡垃;

感知機(jī)的假設(shè)空間是定義在特征空間中的所有線性分類模型或線性分類器,即函數(shù)集合{f|f(x)=wx+b}

感知機(jī)的幾何解釋:

對于特征空間R(n)中的超平面S兔毙,w是超平面的法向量,b是超平面的截距锡溯;

感知機(jī)的學(xué)習(xí),由訓(xùn)練數(shù)據(jù)集通過梯度下降的算法來獲得感知機(jī)模型芜茵,即w和b倡蝙。得到正確的模型,對輸入新的數(shù)據(jù)實例輸出實例類別寺鸥。

2.2 感知機(jī)的學(xué)習(xí)策略

感知機(jī)學(xué)習(xí)的目標(biāo)

得到一個超平面將訓(xùn)練集正實例點和負(fù)實例點完全分開的超平面胆建。為了找出這樣的超平面,即確定感知機(jī)的模型參數(shù)w和b笆载。這時我們需要制定一個學(xué)習(xí)的策略,即定義(經(jīng)驗)損失函數(shù)并將其極小化腻要。(這里的學(xué)習(xí)策略是定義損失函數(shù)涝登,或者是選擇一個損失函數(shù)使其函數(shù)值最小。至于怎樣才能這個函數(shù)值最小我們就需要選擇感知機(jī)的學(xué)習(xí)算法來進(jìn)行優(yōu)化缀拭,優(yōu)化的參數(shù)就是w和b)

感知機(jī)的損失函數(shù)

這個損失函數(shù)(經(jīng)驗風(fēng)險函數(shù))是從所有誤分類點集合M到超平面S的距離之和蛛淋,但是不考慮1/W就得到這個損失函數(shù)了。

2.3 感知機(jī)的學(xué)習(xí)算法

感知機(jī)學(xué)習(xí)算法的原始形式

1.感知機(jī)學(xué)習(xí)算法是誤分類驅(qū)動的勾效,具體采用隨機(jī)梯度下降法叛甫。

2.假設(shè)誤分類點集合M是固定的,那么損失函數(shù)L(w,b)的梯度是:

隨機(jī)選取一個誤分類點(xi,yi)萌腿,對w和b進(jìn)行更新(學(xué)習(xí)算法就是做到怎么更新w和b):

3.感知機(jī)學(xué)習(xí)算法的原始形式(輸入/輸出/過程)

輸入:訓(xùn)練數(shù)據(jù)集T和每個實例對應(yīng)的分類以及學(xué)習(xí)率g.

輸出:參數(shù)w和b,感知機(jī)模型f(x)=sign(wx+b)

過程:(1)選取初始值w0,b0

? ? ? ? ?? (2)在訓(xùn)練數(shù)據(jù)中選擇誤分類數(shù)據(jù)(xi,yi)

? ? ? ? ?? (3)更新w和b

? ? ? ? ?? (4)轉(zhuǎn)至(2)毁菱,直到訓(xùn)練數(shù)據(jù)集沒有誤分類點

對這種算法的直觀解釋:當(dāng)一個實例點被誤分類,即位于分離超平面的錯誤一側(cè)時贮庞,則調(diào)整w和b使分類超平面向該誤分類的一側(cè)移動,以減少該誤分類點與超平面間的距離物喷,直到超平面越過該誤分類點使其被正確分類遮斥。

4.算法 的收斂性(見書)

感知機(jī)學(xué)習(xí)算法 的對偶形式

1.感知機(jī)學(xué)習(xí)算法的對偶形式(輸入/輸出/過程)

輸入:訓(xùn)練數(shù)據(jù)集T和每個實例對應(yīng)的分類以及學(xué)習(xí)率g.

輸出:參數(shù)w和b,感知機(jī)模型f(x)

過程:



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