感知机对应于输入空间中将实例划分为正负梁磊的分离超平面,属于判别模型。
感知机
基础神经网络,其实就是多层感知机……
感知机模型
感知器要解决的问题是二分类(很简单),对于输入的实例,感知机要给出其正确的分类,而总的分类只有两个,正例和负例。
数学上来说,输入空间是,输出空间为。输入表示实例的特征向量,输出表示实例的类别。这样的一个函数:
这里的函数是符号函数。
从解析的角度来说,感知机作为一个函数,以实例为自变量产生一个+1或者-1的结果,从而实现分类。
从几何上来理解,感知机就是输入空间中的一个超平面,之所以是“超”,因为输入空间常常是高维的。这个超平面把整个空间一分为二,从而对空间中的点(实例)进行分类。
由解析几何,超平面的方程是:
这里,是平面法向量,是截距。
对于超平面上方的点,有:
而对于超平面下方的点,有:
感知机学习策略
我们需要一个损失函数来度量模型的好坏,或许可以使用误分类点的总数来作为损失函数,当损失函数值为零时,所有的点就都被正确分类了,但是,这个函数很显然不是关于的可导函数,那么也就没办法用梯度下降函数来找到它的最小值了。
我们选择另外一种方式来定义损失函数。
我们选择从误分类点到超平面的总距离来度量。
在输入空间中,任何一点到超平面的距离是:(话说这玩意不就是几何间隔和函数间隔)
就是向量的模(或者叫长度、范数)。对于误分类的点来说:
所以我们可以去掉距离表达式中的绝对值:
作为一个方向向量,可以直接丢掉,我们得到损失函数的表达式:
其中为误分类点的集合。
是关于的连续可导函数,于是就可以使用梯度下降了。
感知机学习算法
损失函数的梯度:
那么,我们就得到一个可以直接写在代码中的赋值表达式,通过这个表达式来更新的值,从而找到正确的分类超平面:
是学习率,用来调节梯度下降的步长。
最后,给出算法的描述:
1. 选取初始值
2. 在训练集中选取数据
3. 如果
4. 转至第二步,循环直至训练集中没有误分类点
感知机学习算法的对偶形式
假定
已知:
中代表对第个样本的学习次数,感知机对偶形式的完整形式即为(6)式:
1. 选取初始值
2. 在训练集中选取数据
3. 如果
4. 转至第二步,循环直至训练集中没有误分类点
如果留意的话,会发现只会增加。别担心,大家都在一起增长。