14-Support Vector Machine

  • 在线性可分的例子中, 我们也是希望margin越大越好, 它能给予更大的泛化能力


    margin
  • 接下来就是寻找w的过程了。 我们做了两个预先的假定:就是对w进行normalize, 使得最靠近超平面的w具有1的性质(其实1的表达应该统一成2的表达比较好), 这个性质我们后面会用到; 以及还原w, 将bias抽离出来, 这个也是为了方便后面的计算。


    preliminary
  • 计算margin上面的点到超平面的距离。 其中可以证明的是w就是法向量,因此计算margin上面的点对w的projection就是点到平面的距离了。 在这里有必要对w进行单位化, 经过推导可知要优化的就是1/||w||。


    distance

    distance
  • 问题的转化:maximize转化为minimize。 其中观察到绝对值的符号可以通过乘以y的方式来去掉, 并且将严格等于1转化为≥。


    optimization
  • solution就是拉格朗日乘子法。对w, b求导并重新代入可得L只跟alpha相关, 消去的过程注意右边的部分只有b的那个部分可以直接去掉。


    lagrange

    substitude
  • quadratic programming为我们提供了solution的方案, 一旦我们得到alpha, 代入即可求解w, 知道了w也可以从其中一个support vector代入求得b。根据之前的定义, margin上面的点满足|w^Tx+b|=1, 其对应的alpha>0, 而 并且我们注意到只有alpha大于0的项对应的x才是support vector, 它们一起构成了w。


    quadratic

    quadratic2

    b
  • 非线性变换。SVM的对偶问题可以引出一个很好的因子x^Tx, 这为以后的核函数做了铺垫, 因为我们指希望得到x向量乘积之后得到的scalar。另外衡量SVM的泛化能力的一个指标就是support vector的数量。


    nonlinear

    generalization
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