机器学习

Posted 2020-09-22

一、感知器 perceptron

上节讲到线性回归，输入特征向量，与权重参数对应相乘得到输出的实数结果，但实际中还有选择分类的事情，例如银行要不要给客服发信用卡，发还是不发这是一个分类问题。

比如，银行根据一个人的工资、工作年限、负债情况、信用问题等作为特征来判断是不是该给这个客户信用卡，我们来考虑给这些特征设置一些合适的权重，特征与权重乘积得到一个分数，然后设定一个阈值，分数大于阈值则给他信用卡，分数小于阈值则不给他信用卡，，若给信用卡用y=+1表示，不发信用卡用y=-1表示，这就得到一个二分类问题，分类模型可表示为

，把阈值作为一个常数特征，则模型可表示为，这是一个用0/1错误来恒量的分类模型，不同于上述的线性回归的平方错误恒量的模型，0/1错误为阶梯状，在分界处不可导，所以不能用梯度下降的方法来求解最优化

求解最优化的权重，使用perceptron learning algorithm,PLA方法，思想是用犯错的样本来更新权重，样本犯错的意思是当标签类别为y=+1时W和X方向相反（两个向量夹角大于90°，W*X内积为负，运算类别为y=-1，与y=+1相反），当类别为y=-1时W和X方向相同（两个向量夹角小于90°，W*X内积为正，运算类别为y=+1，与y=-1相反），用 W+标签类别*X 的方法可以修正W向量的方向

                                                                            

所以更新方法可表示为，作为算法可表示为

，只要有样本犯错就调整权重，直到没有错误分类的样本。

由于算法不容许有错误分类样本的原因，对于线性可分的数据，PLA算法最终才能停止，数据不是线性可分，则PLA算法不能停止，在现实中数据资料往往不是线性可分的，并且在数据含有噪声的情况下，就算是线性可分的数据往往变得线性不可分，这样单纯的PLA方法不能完成分类的任务，所以就退一步让最优的W为使模型分类错误点最少，但统计错误点最少的情况下让算法停止是一个NP-hard问题，不能被优化，最终的方法是让错误点更新本次的权重Wt，得到新的权重Wt+1，比较这两个权重下哪个错误较少，若新权重的错误较少则用新权重替代原有权重，否则保持原有权重，这样迭代足够多的次数，我们就认为得到了好的权重参数，算法结束