【台大李宏毅机器学习】机器学习基本概念
【台大李宏毅机器学习】机器学习基本概念
- 机器学习简介
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- Step1 Function with unknown
- Step2 define loss from training data
机器学习简介
Machine Learning is so simple …
本章节宏毅讲机器学习的三个步骤：
- Step 1: function with unknown
- Step 2: define loss from training data
- Step 3: optimization
- (Step1 ~ Step3称为Training，即我们说的训练、炼丹)
Step1 Function with unknown
线性模型太简单了，y = wx+b, w影响斜率，b影响截距，仅仅使用线性模型有很大局限性。 Model Bias
对于折线的模拟，可以设 f = constant + sum of a set of sigmoid.
Simoid Function
y = c 1 1 + e − ( b + w x 1 ) = c ∗ s i g m o i d ( b + w x 1 ) y = c \frac{1}{1+{e}^{-(b+wx_1)}} = c*sigmoid(b+wx_1) y=c1+e−(b+wx1)1=c∗sigmoid(b+wx1)
通过修改参数，我们可以得到不同形状的sigmoid函数，以近似不同的情况：
修改w，函数的斜率发生改变；
修改b，函数发生左移右移；
修改c，函数高度发生改变；
引入多个特征, 公式中j表示特征个数，
y = b + w x 1 → y = b + ∑ j w j x j y=b+wx_1 \rightarrow y=b+\sum\limits_{j} w_j x_j y=b+wx1→y=b+j∑wjxj
将多特征的情况引入函数中，新的sigmoid function为：
y = b + ∑ i c i ∗ s i g m o i d ( b + ∑ j w i j x j ) y = b + \sum\limits_{i}c_i*sigmoid(b+\sum\limits_{j}w_{ij}x_j) y=b+i∑ci∗sigmoid(b+j∑wijxj)
将上述公式经过推导后，得到矩阵形式的计算公式：
y = b + c T σ ( b + w x ) y = b + c^T \sigma(b+wx) y=b+cTσ(b+wx)
该公式为上述Step1中那个有未知参量的公式的一般形式。
Step2 define loss from training data
更换模型/function后，loss也是计算预测与真实值的差距。
θ ∗ = a r g min θ L \theta^* = arg \min\limits_{\theta} L θ∗=argθminL
- (Randomly) Pick initial values θ 0 \theta^0 θ0
- Compute gradient以更新参数, g = ∇ L ( θ 0 ) g = \nabla L(\theta^0) g=∇L(θ0)
- update θ 1 ⇐ θ 0 − η g \theta^1 \Leftarrow \theta^0 - \eta g θ1⇐θ0−ηg
- …
- continue update θ i + 1 ← θ i − η g \theta^{i+1} \leftarrow \theta^i - \eta g θi+1←θi−ηg
实际上，在训练中随机将训练集分为batch，长度N的数据集按照size=B划分[N/B]个batch，而不是拿L来计算gradient。
1 epoch = see all the batches once
hypeparameter 超参数: 人设定值的参数
Example 1
- 10000 examples(N=10000)
- Batch size is 10(B=10)
How many update in 1 epochs?
N/B = 1000 updates
ReLU
常用的也不是soft sigmoid一种，还有一种经典的激活函数是ReLU.
Rectified Linear Unit(ReLU)的公式表示：
y = c ∗ m a x ( 0 , b + w x 1 ) y = c* max(0, b+wx_1) y=c∗max(0,b+wx1)
要使用ReLU替代Sigmoid，公式更改为：
y = b + ∑ 2 i c i m a x ( 0 , b i + ∑ j w i j x j ) y = b + \sum\limits_{2i} c_i max(0, b_i+ \sum\limits_{j}w_{ij}x_j) y=b+2i∑cimax(0,bi+j∑wijxj)
Which one is better?
输出层常用softmax、sigmoid，隐藏层常用ReLU.
Deep Learning
神经网络的重生之我是深度学习
Hidden Layer 代表一层中很多的 Neuron， Many layers means Deep。故Neural Network的应用被称为Deep Learning。
Why we want “Deep” network, not “Fat” network? AlexNet 8 layers, while ResNet 152 layers.
Overfitting : Better on training data, worse on unseen data.
过拟合的主要特征，在训练集上表现超级好，但是在没训练过的数据表现不太行；与之相关的还有欠拟合，欠拟合就是在训练集上也并没有表现特别好，还有学习的空间。
视频传送门
课程视频获取地址：
李宏毅《机器学习/深度学习》国语课程(2021)_哔哩哔哩_bilibili
本节笔记为视频中机器学习基本概念。
课程ppt及其他资料获取地址：
https://speech.ee.ntu.edu.tw/~hylee/ml/2021-spring.html