К содержимому

Линейный классификатор

Как в учебнике

В бинарной линейной классификации объект описан вектором $x\in\mathbb R^d$. Вектор весов $w\in\mathbb R^d$ и сдвиг $b\in\mathbb R$ задают счёт:

$$s(x)=w^{\mathsf T}x+b=\sum_{j=1}^{d}w_jx_j+b.$$

Правило задано как $h(x)=1$ при $s(x)\ge0$ и $h(x)=0$ при $s(x)<0$. При $w\ne0$ граница $w^{\mathsf T}x+b=0$ — гиперплоскость; для двух признаков это прямая. При $w=0$ счёт постоянен, и такое правило не создаёт разделяющей гиперплоскости.

Вес умножает соответствующую координату, сдвиг добавляется один раз. Параметры можно настраивать по размеченным данным; конкретный способ обучения — отдельный выбор. Заданная формула описывает применение уже выбранных параметров.

Линейная граница не может представить произвольное расположение классов в исходных признаках. Она может ошибаться на обучающих объектах; гладкость границы сама по себе не доказывает качество на новых данных.

Связанные понятия: Граница решений.

При фиксированных параметрах результат полностью определяется признаками и правилом обработки нулевого счёта. Умножение всех весов и сдвига на одно положительное число сохраняет знак счёта, а значит, и метки классов. Поэтому численное значение счёта само по себе не является вероятностью. Отрицательное масштабирование меняет знаки; его уже нельзя считать тем же правилом с другой единицей измерения.

На пальцах

Линейное правило напоминает оценку заявки по баллам: один признак добавляет два балла, другой отнимает один, а сдвиг задаёт исходную отметку. Итоговое число определяет класс по стороне от нулевого порога. Удвоение всех весов и сдвига удвоит счёт, но сохранит решения, поэтому большая цифра сама по себе не означает большую уверенность. Веса также зависят от шкал признаков и не объясняют причин происходящего. Баллы за зонтик могут помогать с прогнозом, но права командовать дождём формула не получает.

Пример

Учебные параметры $w=(2,-1)$, $b=-1$ и признаки $x=(2,1)$ выбраны вручную. Первый ответ сопоставляется с результатом после изменения второй координаты.

Линейный классификатор

Вклады признаков

Первый признак даёт 4, второй — минус 1. Сдвиг тоже равен минус 1.

Шаг 1 из 3: Вклады признаков

Все шаги текстом
  1. Вклады признаков

    Первый признак даёт 4, второй — минус 1. Сдвиг тоже равен минус 1.

    Вклады
    2×2 = 4текущий−1×1 = −1текущийb = −1
  2. Счёт и метка

    Сумма равна 2. Положительный счёт даёт класс 1.

    Счёт
    2включён
    Класс
    1включён
  3. Другая точка

    При x = (2,4) меняется вклад второго признака. Счёт становится отрицательным, ответ — 0.

    Вклады
    4−4текущий−1
    Счёт
    -1исключён
    Класс
    0включён

Для первого входа правило получает положительное число 2 и выдаёт класс 1. Если зафиксировать $x_1=2$, граница находится при $4-x_2-1=0$, то есть $x_2=3$. Эта пограничная заявка тоже получает класс 1 по объявленному соглашению $s\ge0$. При $x_2=4$ счёт уже отрицателен. Так проверяются не только два ответа, но и точное место переключения между ними.

Источник исходного конспекта: материал лекции.

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

Предыдущая / следующая

Предыдущая
Разделение данных на обучение, валидацию и тест
Следующая
Граница решений
  • 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