支持向量机-SVM 学习
Posted shenxiaolin
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了支持向量机-SVM 学习相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
一 支持向量机（SVM）
一.1 符号定义
标签 y 不再取 0 或 1，而是： y∈{-1， 1}
定义函数：
向量，没有第个维度，为截距，预测函数定义为：
一.2 函数边距与几何边距
一.2.1 函数边距
样本个体：
全体：
一.2.2 几何边距
样本个体：
全体：
一.2.3 关系
函数边距与几何边距都是对预测置信度的度量，这个边距越大，说明预测样本离着分界线越远，我们预测的结果也就更加可靠。
一.3 优化目标
假设样本是线性可分的，优化目标为
一.4 广义拉格朗日乘数法
带约束的优化为：
转化为：
原始问题：
记量为：
原始问题为：
对偶问题：
记量为：
对偶问题为：
对于原始问题和对偶问题，以下关系恒成立：
KKT条件：
当KKT条件满足时，对偶问题和原始问题有着相同的解。
一.5 最优间隔分类器
SVM的拉格朗日乘数法：
原始问题：
对偶问题：
根据KKT条件：
对关于求梯度，令之为0：
对关于求导，令之为0：
带回，得：
因此SVM的对偶问题为：
将对偶解带入原始问题，对所有的不等于0对应的系数求导，令其等于0，得：
因为不为的项为0，即该点为支持向量。理想情况分割线两侧各有一个最近的点，且我们也仅在两侧各取一个点。因此，对于的，两侧同时乘，累加两个式子得：
即：
上述算法称为最优间隔分类器。
一.6 SVM核
将中的内积替换为，称为核。核的合法取法有很多，如：
不同的核将和映射到了不同的空间之中，一组低维的向量投射至高维通常更容易划分。
一.7 正则化与软边距
对于一些线性不可分的情况，或者为了抵制噪音的影响，使用软边距进行处理。为每组数据加入一个允许误差，同时在优化目标中加入惩罚项。SVM的原始优化问题变为：
拉格朗日乘数法写作：
根据KKT条件，令，得：
令，得：
令，得：
同样求对偶问题得到：
根据KKT条件，取值的关系如下：
注意，不再是原始SVM的取值。
二 卷积神经网络
二.1 卷积
卷积是一种函数，卷积可以看做是在函数的每个一点取一个邻域，在这个邻域中与另一个函数的对称形式进行点积（逐点相乘再相加）。
二.1.1 连续形式的卷积定义
一维：
二维：
二.1.2 离散形式的卷积定义
一维：
二维：
二.2 池化
思路：
从微元的角度考虑，对于矩阵或者是更广义的张量中一个小区域，由于它们是经过同样的卷积处理得到的，因此在这个小区域中，每一点的特征是有相互关系的，往往是有着相近似的含义。为了减少数据量，我们无需知道每一个特征，只需要保留他们的统计量即可，例如最大值或者平均值。
以二维矩阵的最大池化为例，每个窗口为，其形式上可以写作是：
Ref：http://ufldl.stanford.edu/wiki/index.php/%E6%B1%A0%E5%8C%96
二.3 Dropout
在训练时，一方面为了加快训练速度，另一方面为了避免过拟合，对于每次训练，随机的切断一些神经元之间的联系，也就是只训练神经网络的一部分。在预测时，不进行Dropout，网络所有的部分都参与预测。
二.4 ReLu函数
最初使用的激活函数是logistics函数，也就是Sigmoid函数：
这个函数在深度网络的负反馈中，会发生梯度逐层减弱消失的现象。因此改用ReLu函数以克服梯度消失问题，加快训练速度。
原始的ReLu函数是：
之后提出了一些更平滑的函数，如：
Ref: http://blog.csdn.net/lg1259156776/article/details/48379321
Ref: http://blog.csdn.net/stdcoutzyx/article/details/51419768
二.5 反向传播
神经网络的训练可以分为两个过程，第一个过程是正向过程，从数据输入端经过网络处理到输出端；第二个过程梯度的反向传播过程，能量函数（误差函数）的梯度从输出端逐层返回到最上层，对网络参数进行更新。反向传播的梯度在数学本质上是函数链式求导法则逐层的应用。
如下图：
记误差函数为，对的梯度可以写作：
如果激活函数为，，。那么可以进一步写作
Ref: http://www.cnblogs.com/charlotte77/p/5629865.html
【Reference】
1. 支持向量机通俗导论（理解SVM的三层境界） 【这篇写的非常好】
以上是关于支持向量机-SVM 学习的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章