机器学习的具体算法(3)--偏差和方差

偏差/方差(bias/variance)

  优化完成后,你发现网络的表现不尽如人意,这时诊断网络处于高偏差/高方差状态是对你下一步调参方向的重要指导。与经典机器学习算法有所不同,因为深度神经网络通常要处理非常高维的特征,所以网络可能同时处于高偏差/高方差的状态,即在特征空间的一些区域网络处于高偏差,而在另一些区域处于高方差。本节,我们对偏差/方差作一简要介绍。

偏差

  偏差度量了网络的训练集误差和贝叶斯误差(即能达到的最优误差)的差距。高偏差的网络有很高的训练集误差,说明网络对数据中隐含的一般规律还没有学好。当网络处于高偏差时,通常有以下几种解决方案。1. 训练更大的网络。网络越大,对数据潜在规律的拟合能力越强。2. 更多的训练轮数。通常训练时间越久,对训练集的拟合能力越强。3. 改变网络结构。不同的网络结构对训练集的拟合能力有所不同。

方差

  方差度量了网络的验证集误差和训练集误差的差距。高方差的网络学习能力太强,把训练集中自身独有的一些特点也当作一般规律学得,使网络不能很好的泛化(generalize)到验证集。当网络处于高方差时,通常有以下几种解决方案。1. 更多的数据。这是对高方差问题最行之有效的解决方案。2. 正则化。3. 改变网络结构。不同的网络结构对方差也会有影响。

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解决方案

  正则化是解决高方差问题的重要方案之一。本节,我们将对常用正则化方法做一介绍。
  正则化的基本思想是使网络的有效大小变小。网络变小之后,网络的拟合能力随之降低,这会使网络不容易过拟合到训练集。

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