麻省理工公開課人工智慧筆記十五

2021-10-02 08:39:15 字數 1778 閱讀 3260

本篇主要講支援向量機,關於決策邊界

在上面這個圖中,如何區分正例和負例,前面我們講過的最近鄰,識別樹,神經網路三種方法,他們的決策邊界的畫法可以是上面這樣。然而支援向量機的概念與他們都不同,是通過畫直線的方式,找到一條直線(圖中虛線),能夠將分割正負例的街道最寬。

首先我們要考慮,如何制定一條決策規則來使用這個決策邊界。

我們有乙個向量w,它垂直於中線,長度未知。然後還有乙個未知位置u,有乙個向量指向它,現在我們感興趣的是,這個未知位置是位於街道的左側還是右側。因此,我們將u投影到w上,這樣就有了u在w方向的距離,從而判斷出未知位置在右側還是左側。我們可以寫出公式,向量w點成u是否大於某個常數c,點積的作用就是向w投影,如果大於等於,那麼就是在街道右側。改寫一下形式,得到上圖框中的決策規則。

現在,我們還不知道w和b,b是位置常數,w我們只知道他是垂直於中線的向量。現在我們要新增一些約束條件。讓我們能夠計算出乙個b和乙個w。

我們對上面的公式w點成u+b>=0作進一步約束。假設向量w和乙個正例相量xi+的點積+b>=1,向量w和乙個負例相量xi-的點積+b<=1。如上圖,並設yi,當使用的是正例時,yi=+1,當使用的是負例時,yi=-1;用yi乘以前式,得到乙個對於正例負例都相同的式子,同時,對於邊界例子,我們假設是等於0的。

現在,讓我們再回顧一下最初的問題,我們想求出如何設定直線,讓街道能夠以最寬的形式分割正例和負例。所以我們還需要表達出兩個邊緣之間的距離。

重新畫一下圖,我們標記街道邊緣的乙個正例x+和乙個負例x-,那麼x+  -  x-  點成垂直於街道的單位向量就得到街道的寬度。我們得到上圖中的wide式子,重要的是,根據

到這裡,轉化為求極值問題,而且是條件極值,即在所有這些未知點xi的情況下求(1/2|w|的平方)的最小值。使用拉格朗日函式。得到這個公式

條件極值,對他求導。對向量求導和對標量求導一樣。

由這裡,我們發現,w是未知向量xi的線性和。

同理還能得到對b的偏導。

然後,我們再把偏導的結果反代回去。

即求這個式子的極值。

關注這個式子,我們發現,極值的結果只與未知向量之間的點積有關。

重新整理我們得到乙個全新的額決策規則。

向量w用未知向量的點積表示。

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