深度学习模型选择

作为机器学习科学家，我们的目标是发现模式（pattern）。 但是，我们如何才能确定模型是真正发现了一种泛化的模式， 而不是简单地记住了数据呢？接下来介绍几种模型选择时候需要注意的点

误差

训练误差

训练误差（training error）是指， 模型在训练数据集上计算得到的误差。

泛化误差

泛化误差（generalization error）是指， 模型应用在同样从原始样本的分布中抽取的无限多数据样本时，模型误差的期望。

模型选择

在机器学习中，我们通常在评估几个候选模型后选择最终的模型。 这个过程叫做模型选择。 有时，需要进行比较的模型在本质上是完全不同的（比如，决策树与线性模型）。 又有时，我们需要比较不同的超参数设置下的同一类模型。

例如，训练多层感知机模型时，我们可能希望比较具有 不同数量的隐藏层、不同数量的隐藏单元以及不同的激活函数组合的模型。 为了确定候选模型中的最佳模型，我们通常会使用验证集。

验证集

数据应该分为三种

• 训练集
• 验证集
  用来评估模型好坏。比如 超参数的选择好坏
• 测试集

k折交叉验证

当训练数据稀缺时，我们甚至可能无法提供足够的数据来构成一个合适的验证集。 这个问题的一个流行的解决方案是采用k折交叉验证。 这里，原始训练数据被分成k个不重叠的子集。 然后执行k次模型训练和验证，每次在k−1个子集上进行训练， 并在剩余的一个子集（在该轮中没有用于训练的子集）上进行验证。 最后，通过对k次实验的结果取平均来估计训练和验证误差。

在没有足够多数据时使用（数据不够是常态）

算法：

1. 将训练数据分割为k块

2. For i = 1…k

   使用第i 块作为验证数据集，其余的作为训练数据集

3. 计算k个验证集误差的平均

常用：K = 5 或 10

欠拟合 过拟合

图解：

模型容量

简单解释：模型的复杂度，比如参数的多少，模型的层数

数据复杂度

多个因素：

• 样本个数
• 每个样本的元素个数
• 时间、空间结构
• 多样性
  9)]

数据复杂度

多个因素：

• 样本个数
• 每个样本的元素个数
• 时间、空间结构
• 多样性