李宏毅ML02—Where does the error comes from

Where does the error comes from

Bias and Variance

  • error 的来源有两种—bias(偏差) 和 variance(方差)
  • 偏差和方差.png
  • 由上图可形象看出“偏差”是样本拟合出的结果的期望与样本真实结果的差距大小
  • 而方差是拟合出的结果表现是否优良的稳定性。

Bias

  • m=\frac{1}{N}\sum\limits_nx^n\neq\mu
  • E[m]=\frac{1}{N}\sum\limits_nE[x^n]=\mu
  • \mu代表客观存在的真实值,m的期望是和\mu相等的
  • 表示在样本上拟合程度(样本和真实情况的偏差),low bias 代表在这些样本上拟合的好,所以就得复杂化模型(即,增加参数),容易overfitting(即,high variance)
  • 解决方案:更多的参数,更复杂的模型
  • 形象化语言:集中容易偏,分散容易中;画的线越贴合样本值,误差的点就越散开

Variance

  • Var[m]=\frac{\sigma^2}{N}
  • 那如何得到\sigma^2呢?通过s^2来近似得到
  • s^2=\frac{1}{N}\sum\limits_n(x^n-m)^2
  • E[s^2]=\frac{N-1}{N}\sigma^2
  • s^2的期望会略微小于\sigma^2,随着N的增大会越接近
  • 表示在测试集上的表现情况,low variance 代表在测试集上表现稳定,所以就需要简化模型,(即,减少参数),容易underfitting(即,high bias)
  • 解决方案:更多的训练数据,正则化
  • Error的来源.png

模型选择—Cross Validation(交叉验证)

  • 训练集中得到最小的Error(0.5)的model,并且在测试集上得到了Error最小(0.5)的情况,在真实场景下,大多数的情况会比0.5大,所以在实验室并不能得到一个在真实场景下的的error。
  • 此时需要把Training Set拆分成Training Set和Validation Set,在Training Set和Validation Set上得到的最小error的值,放到整个Training Set中测试一遍,得到的error会更加接近真实情况。甚至可以分成两个Training Set和一个Validation Set。
  • k折交叉验证
  • 真实的情况是,会有k折交叉验证
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