白話機器學習 感知機

2021-08-15 03:24:08 字數 1947 閱讀 1393

@(機器學習演算法)

感知機2023年由rosenblatt提出,是神經網路與支援向量機的基礎,對神經網路的學習與深度學習有著重要的意義。

感知機( perceptron)是二類分類的線性分類模型,其輸入為例項的特徵向量,輸出為例項的類別,取+1和-1值。

感知機對應於輸入空間(特徵空間)中將例項劃分為正負兩類的分離超平面,屬於判別模型。感知機學習的目的是旨在求出將訓練資料進行線性劃分的超平面,為此,引入基於誤分類的損失函式,利用梯度下降法對損失函式進行極小化,求得感知機模型。感知機的演算法具有簡單易於實現的特點,分為原始形式和對偶形式。

定義:假設輸入空間(特徵空間)是 x∈rnx

∈r

n,輸出空間是 y∈y∈

,輸入x∈xx∈

x表示例項的特徵向量,是輸入空間(特徵空間)的點;輸出y∈

y y∈y

表示例項的類別。由輸入空間到輸出空間由如下的函式: y=

sign

(w∗x

+b) y=s

ign(

w∗x+

b)

該函式稱為感知機,其中w和b是引數,w∈rnw

∈r

n稱為權值(weight)或者權值向量(weight vector),b∈

r b∈r

叫做偏置(bias), w*r表示w和r的內積,sign是符號函式,即 si

gn(x

)={+

1−1if x >= 0

if x< 0

(1) (1)si

gn(x

)={+

1if x >= 0−1

if x< 0

假設訓練資料集是線性可分的,感知機學習的目標是求得乙個能夠將訓練資料集正例項點和負例項點完全正確分開的分離超平面。為了找出這樣的超平面,即需要確定模型的引數w和b,需要確定乙個學習策略,即定義經驗損失函式並將損失函式極小化。

損失函式的選擇:

損失函式的計算 y

=1||

w||∑

xiin

m|w∗

x0+b

| y=1

||w|

|∑xi

inm|

w∗x0

+b

|- 不考慮y=

1||w

||y =1

||w|

|,就得到感知機的算是函式

minw,b

l(w,

b)=−

∑xi∈

myi(

w∗xi

+b) minw,

bl(w

,b)=

−∑xi

∈myi

(w∗x

i+b)

感知機學習演算法是誤分類驅動的,具體做法是採用隨機梯度下降法(stochastic gradient descent)。首先,任意選取乙個超平面w0

,b0 w0,

b0

,然後採用梯度下降法不斷極小化上面的目標函式;極小化的過程中不是一次使m中的所有誤分類點的梯度下降,而是一次隨機的選取乙個誤分類點進行梯度下降。

對目標函式求梯度(偏導數) ∇w

l(w,

b)=−

∑xi∈

myix

i ∇wl

(w,b

)=−∑

xi∈m

yixi

∇bl(w

,b)=

−∑xi

∈myi∇b

l(w,

b)=−

∑xi∈

my

i接著隨機選取乙個誤分類點,進行w,b更新;

梯度下降前面已經介紹過,這裡就不繼續介紹了。

稍後介紹;

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