一网打尽损失函数和正则化的关系,在损失函数中加入正则化有什么用,如何加入,这里为大家用通俗易懂的例子进行详细解释!(系列1)

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一、BP神经网络预测中,常见的损失函数是均方误差损失函数MSE

BP神经网络预测中,常见的损失函数是均方误差损失函数(Mean Squared Error Loss,MSE)。此外,为了防止模型过拟合,经常使用L2正则化

均方误差损失函数(MSE)的公式如下:

M S E = 1 n ∑ i = 1 n ( y i − y i ^ ) 2 MSE = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} (y_i - \hat{y_i})^2 MSE=n1i=1n(yiyi^)2

其中:

  • n是样本数量
  • y i y_i yi第i个样本的真实值
  • y i ^ \hat{y_i} yi^第i个样本的预测值
  • MSE表示预测值与真实值之间的平均平方误差,它反映了模型预测的准确性。

二、L2正则化的公式如下:

L 2 = λ ∑ i = 1 n ∑ j = 1 k w i j 2 L2 = \lambda \sum_{i=1}^{n} \sum_{j=1}^{k} w_{ij}^2 L2=λi=1nj=1kwij2
其中:

  • n是样本数量
  • k是神经元的数量
  • w i j w_{ij} wij是连接第i个样本和第j个神经元的权重
  • 正则化项L2旨在限制模型中的权重大小,从而防止过拟合。
  • λ \lambda λ正则化强度,它是一个超参数,需要根据实际问题进行调整。较大的 λ \lambda λ值会加强正则化效果,有助于防止过拟合
  • 较小的 λ \lambda λ值会减弱正则化效果,有助于提高模型的泛化能力

三、 结合MSE和L2正则化的总损失函数公式如下:

T o t a l L o s s = M S E + L 2 TotalLoss = MSE + L2 TotalLoss=MSE+L2
总损失函数TotalLoss是MSE和L2正则化的加权和,其中MSE衡量了模型的预测准确性,L2正则化项则用于防止过拟合。通过最小化总损失函数,模型可以在训练过程中同时优化预测准确性和泛化能力。


总结

L2值越小,说明模型的权重越小,模型复杂度越低。通过L2正则化可以约束模型的复杂性,避免过拟合现象。将MSE和L2正则化结合,得到的损失函数可以同时优化预测误差和模型复杂度,使模型在回归预测任务中更具有泛化能力。

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