К содержимому

Выбор гиперпараметров

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
  1. 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
  2. Выбранное k

    Наименьшая валидационная ошибка у k = 3. Настройка выбрана до открытия теста.

    Кандидаты
    1исключён3включён5исключён
    Выбрано
    k = 3включён
  3. 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.

Авторский текст этой бесплатной статьи опубликован по лицензии CC BY-NC-ND 4.0.

Предыдущая / следующая

Предыдущая
L2-регуляризация: штраф за размер параметров
Следующая
Доминирование по Парето: сравнение нескольких критериев
  • Классификация с учителем

    Как объект превращается в признаки, что означает известная метка и какой ответ должен дать классификатор новому объекту.

    Читать статью
    Машинное обучение
  • Ошибка классификации

    Как индикатор ошибки превращает неверные метки в долю и чем результат на выборке отличается от ошибки на новых данных.

    Читать статью
    Машинное обучение
  • Разделение данных на обучение, валидацию и тест

    Почему настройка параметров, выбор модели и итоговая оценка требуют разных ролей данных.

    Читать статью
    Машинное обучение