训练集是有N个独立同分布的样本组成,即每个样本(x,y)是独立的从相同的分布中抽取的。这个真实的分布未知
输入空间X和输出空间Y构成样本空间,对于样本空间中的样本(x, y)∈X x Y,假定x和y之间可通过一个未知的真实隐射y=g(x)来描述,或者通过真实条件概率分布来描述。
1 期望风险
要评价模型f(x, θ)的好坏,可通过期望风险R(θ)来衡量:
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回顾一下数学期望的含义,
期望E[X]的含义是随机变量x与概率密度函数f(x)相乘以后的积分
期望E[g(X)]的含义是随机变量的函数g(x)与概率密度函数f(x)相乘以后的积分
现在求R(θ),即损失函数与真实分布相乘以后的积分(可能是多重积分)
求期望损失R(θ)不仅需要知道损失函数还需要知道真实分布,损失函数可以通过一定的准则计算得到,但是样本空间的真实分布是未知的。所以不能直接求R(θ)。
2 经验风险和经验风险最小化
期望风险R(θ)无法计算,给定一个训练集D = ,我们可以计算经验风险,经验风险就是在训练集上的平均损失:
emp就代表经验损失Empirical Risk
学习准则就是找到一组参数使得经验风险最小化:
这就是经验风险最小化准则。
3 结构风险和结构风险最小化
根据大数定理,训练集D的大小无限大时,经验风险就趋于期望风险,但是通常情况下训练样本时真实数据的一个很小的子集,并且包含噪声。如果一味的使得在训练集上的经验风险最小,有可能使得在未知数据上的错误率很高。这就是出现了过拟合。过拟合的是由于训练数据少,训练数据上有噪声,以及模型能力过强造成的。
为了解决过拟合问题,引入了参数正则化来限制模型的能力。使其不要过度的最小化经验风险。这种准则就是结构风险最小化准则:
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