損失函數(shù)

Multicalss SVM loss(hinge loss)

給定一個樣本(x_i凡泣,y_i)x_i是圖像腾仅,y_i是標(biāo)簽赊淑,對于權(quán)重W預(yù)測輸出的結(jié)果s=f(x_i,W),s是預(yù)測結(jié)果。
s_{y_i}是ground truth的標(biāo)簽的預(yù)測分?jǐn)?shù)),s_j是其他類別的預(yù)測分?jǐn)?shù)。損失函數(shù)表示如下:

給個例子:


cat:
max(0,5.1-3.2+1)+max(0,-1.7-3.2+1)=2.9+0=2.9

car:
max(0,1.3-4.9+1)+max(0,2.0-4.9+1)=0+0=0

frog:
max(0,2.2+3.1 +1)+max(0,2.5+3.1 +1)=6.3+6.6=12.9

對于整個數(shù)據(jù)集煤痕,Loss取平均
L=\frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N}L_i
AKA: L=(2.9+0+12.9)/3

Example Code in numpy:

def L_i_vectorized(x,y,W):
  scores = W.dot(x)
  margins = np.maximum(0, scores - scores[y]+1)
  margins[y] = 0
  loss_i = np.sum(margins)
  return loss_i

正則化:

模型的預(yù)測總是趨向于匹配每一個訓(xùn)練數(shù)據(jù)!因此模型的曲線可能會非常的wavy。



當(dāng)加入了新的數(shù)據(jù)之后接谨,預(yù)測的曲線可能完全是錯誤的摆碉,我們傾向的曲線應(yīng)該是像綠色的這條線一樣簡單,而不是非常復(fù)雜的假發(fā)線疤坝。

因此要引入正則化的概念來解決這個問題兆解,引入正則項能夠鼓勵模型以某種方式選擇更簡單的W。且這一概念符合奧卡姆剃刀原理跑揉。

奧卡姆剃刀原理:如果有許多個可以解釋你觀察結(jié)果的假設(shè)锅睛,一般來講,應(yīng)該選擇最簡約的历谍,因為這樣可以在未來將其用于解釋新的觀察結(jié)果现拒。
標(biāo)準(zhǔn)損失函數(shù):數(shù)據(jù)損失項和正則項。

常用正則項:



Softmax Classifier(Multinomial Logistic Regression)

舉個例子:

圖像對于各個類別預(yù)測的score如下望侈,現(xiàn)在我們不把這些分?jǐn)?shù)直接放在損失函數(shù)里印蔬,而是將他們?nèi)窟M(jìn)行指數(shù)化,并且標(biāo)準(zhǔn)化到使他們的和是1脱衙。



兩種不同的損失函數(shù)

SVM:唯一關(guān)心的是正確的分值要比不正確分值高出一個安全邊際侥猬。
Softmax:一直趨于使概率質(zhì)量函數(shù)(離散分布值)等于1,即使在正確的類別上給出了很高的分值捐韩,在不正確的類別上給了很低的分值退唠,softmax依然會在正確分類的類別上積累更多的概率質(zhì)量,使正確的類別分?jǐn)?shù)向無窮大邁進(jìn)荤胁,不正確的類別分?jǐn)?shù)向負(fù)無窮大邁進(jìn)瞧预。


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