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如何选择支持向量机核

原文:www.kdnuggets.com/2016/06/select-support-vector-machine-kernels.html

对于一个任意的数据集,你通常不知道哪个核可能效果最好。我建议首先从最简单的假设空间开始——因为你对数据了解不多——然后逐步过渡到更复杂的假设空间。因此,如果你的数据集线性可分,线性核表现良好;然而,如果你的数据集不是线性可分的,线性核就不够用了(几乎是字面上的意思;)。

为了简化(以及可视化目的),我们假设我们的数据集仅包含 2 个维度。下面,我绘制了在鸢尾花数据集的 2 个特征上线性 SVM 的决策区域:


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选择 SVM 核

这完全可以正常工作。接下来是 RBF 核 SVM:

选择 SVM 核

现在,看起来线性和 RBF 核 SVM 在这个数据集上都可以表现得很好。那么,为什么要偏好更简单的线性假设呢?在这种情况下考虑奥卡姆剃刀原则。线性 SVM 是一个参数模型,而 RBF 核 SVM 则不是,后者的复杂性随着训练集的大小增加。不仅训练 RBF 核 SVM 更昂贵,你还需要保留核矩阵,并且在预测时将数据投影到这个“无限”的更高维空间使数据变得线性可分的代价也更高。此外,你还需要调整更多的超参数,因此模型选择也更昂贵!最后,更复杂的模型更容易过拟合!

好吧,我刚才说的关于核方法的内容听起来都非常负面,但这实际上取决于数据集。例如,如果你的数据不是线性可分的,那么使用线性分类器就没有意义了:

选择 SVM 核

在这种情况下,RBF 核会更有意义:

选择 SVM 核

无论如何,我不会过于纠结于多项式核。在实践中,它在效率(计算和预测)方面的作用较小。因此,经验法则是:对于线性问题使用线性 SVM(或逻辑回归),对于非线性问题使用如径向基函数核等非线性核。

RBF 核 SVM 的决策区域实际上也是一个线性决策区域。RBF 核 SVM 所做的实际上是创建特征的非线性组合,将样本提升到一个更高维的特征空间,在那里你可以使用线性决策边界来分隔你的类别:

选择 SVM 核

好的,上面我给你展示了一个直观的例子,我们可以在 2 维空间中可视化我们的数据……但在实际问题中,即数据集有超过 2 个维度时,我们该如何处理?在这里,我们需要关注我们的目标函数:最小化铰链损失。我们会设置一个超参数搜索(例如网格搜索),并将不同的核函数相互比较。根据损失函数(或像准确率、F1、MCC、ROC auc 等性能指标),我们可以确定哪个核函数对于给定任务是“合适的”。

简历: 塞巴斯蒂安·拉施卡 是一位‘数据科学家’和机器学习爱好者,对 Python 及开源充满热情。《Python 机器学习》的作者。密歇根州立大学。

原文。经许可转载。

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