机器学习真的可以起作用吗?(3)(以二维PLA为例)

时间:2022-09-05 16:15:22

前两篇文章已经完成了大部分的工作,这篇文章主要是讲VC bound和 VC dimension这两个概念。

(一)前文的一点补充

根据前面的讨论,我们似乎只需要用机器学习真的可以起作用吗?(3)(以二维PLA为例)来替代来源的M就可以了,但是实际公式却不是这样的,我们需要数学上处理几个小细节。具体的处理方法不讲,只提供大体思路。

机器学习真的可以起作用吗?(3)(以二维PLA为例)

可以看出,真实情况下,公式中多了3个参数。

这三个参数是怎么来的?

(1)我们无法计算Eout,所以我们另外采样N个数据,用它来计算E'in,代替Eout,这对于固定的一个h是可行的。

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(2)现在我们就变成了取2N个点了

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(3)使用Hoffding定理

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(4)最终结论称之为VC bound

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注意:整个证明过程中没有具体到PLA算法,也即这个过程对所有的机器学习算法都适用。

(二)VC Dimension

定义breakpoint –1 为VC dimension。表示为dvc

可以证明对于PLA算法:dvc(H)=d+1  (d为w的维度)。

其物理意义是是*度。这一点非常重要,让我们可以直观地认识一个hypothesis set的dvc

(三)VC bound的两种解释。

(1)Penalty for Model Complexity

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根据上述的关系,可以得出如下结论:

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这里的一个重要结论是:一般情况下,最好的选择一般不会出现在Ein最小的地方

(2)Sample Complexity。

dvc可以提供给我们关于D大小的信息。

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可以看出,当δ,ε,dvc确定的时候,我们就基本可以确定样本量N的大小

为什么理论上N≈10000dvc,实际上通常使用10dvc呢?因为我们得到的这个理论值非常宽松!为什么这么宽松呢?四条理由。

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