Как в учебнике
Гиперпараметр задаёт вариант алгоритма обучения или модели и не вычисляется тем же способом, что её обучаемые параметры. Например, веса линейной модели настраиваются по обучающим данным, а число соседей в методе ближайших соседей выбирают как настройку алгоритма.
Для конечного набора кандидатов $K$ процедура такова: каждому $k\in K$ соответствует модель $h_k$, построенная только по обучающей выборке. На одной и той же валидационной выборке сравнивают ошибки и выбирают кандидата с наименьшей. При равных результатах правило выбора фиксируют заранее.
После выбора итоговый тест используется для оценки выбранного варианта, а не для очередного перебора. Многократная подстройка под публичную оценку соревнования тоже делает её сигналом выбора. Скрытая часть теста нужна именно потому, что публичный результат перестаёт быть последней независимой проверкой.
В исходной лекции сравниваются $k=1$ и $k=15$; на показанной кривой тестовой ошибки минимум оказался при $k=7$. Это описание того примера, а не универсальное значение и не совет выбирать настройки по собственному тесту. Для своей задачи решение принимают по валидации.
Связанные понятия: Разделение данных на обучение, валидацию и тест, Метод ближайших соседей.
Сравнение кандидатов требует одинакового критерия ошибки и одной процедуры подготовки данных. Иначе разницу результатов нельзя приписать только гиперпараметру. Валидационная оценка сама зависит от конечной выборки: победа на ней не доказывает наилучшее качество на всей будущей совокупности. Выбранная настройка фиксирует решение процедуры, а независимый тест оценивает уже это решение, включая сделанный выбор.
На пальцах
Выбор гиперпараметра похож на примерку обуви: одинаковые условия помогают сравнить доступные пары, а прогулка после покупки проверяет итог. Если каждая прогулка снова меняет выбор, она уже стала продолжением примерки. Чужие семь соседей — такое же слабое основание для решения, как чужой сорок третий размер ботинок. Валидация помогает выбрать настройку на сопоставимых данных, а отдельный тест оценивает зафиксированный вариант. Ни примерочная, ни конечная выборка не обещают успеха на каждой будущей прогулке.
Пример
В учебном сравнении кандидаты $k=1,3,5$ используют одни обучающие данные и пять общих валидационных объектов. Ошибки заданы для иллюстрации процедуры, а не измерены на реальной задаче.
Выбор гиперпараметров
Сравнение валидационных ошибок
У кандидатов 3, 1 и 2 ошибки из пяти. Нулевая обучающая ошибка первого кандидата не определяет выбор.
Шаг 1 из 3: Сравнение валидационных ошибок
Все шаги текстом
Сравнение валидационных ошибок
У кандидатов 3, 1 и 2 ошибки из пяти. Нулевая обучающая ошибка первого кандидата не определяет выбор.
- k
- 135
- Валидация
- 3/51/5текущий2/5
- Обучение
- 0/101/103/10
Выбранное k
Наименьшая валидационная ошибка у k = 3. Настройка выбрана до открытия теста.
- Кандидаты
- 1исключён3включён5исключён
- Выбрано
- k = 3включён
Один итоговый тест
В учебной сцене выбранная модель ошиблась на двух из десяти тестовых объектов. Это итоговая оценка, а не причина задним числом выбрать k = 5.
- Зафиксировано
- k = 3включён
- Тест
- 2/10текущий
В демонстрации все три варианта проверяются на пяти общих объектах, поэтому их доли ошибок имеют одинаковый знаменатель. Побеждает $k=3$, а тестовые $2/10$ описывают выбранный вариант на другом наборе. Эта дробь не обязана совпасть с валидационной: наборы различаются. Если после её просмотра снова выбрать другой $k$, тест начнёт участвовать в выборе и перестанет выполнять первоначальную роль финальной проверки.
Источник исходного конспекта: материал лекции.