超参数、验证集和K-折交叉验证

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超参数、验证集和K-折交叉验证

renyuzhuo   2020-04-02 我要评论
- 本文首发自公众号:[RAIS](https://ai.renyuzhuo.cn/img/wechat_ercode.png) ## ​前言 本系列文章为 《Deep Learning》 读书笔记,可以参看原书一起阅读,效果更佳。 ## 超参数 - 参数:网络模型在训练过程中不断学习自动调节的变量,比如网络的权重和偏差; - 超参数:控制模型、算法的参数,是架构层面的参数,一般不是通过算法学习出来的,比如学习率、迭代次数、激活函数和层数等。 与超参数对比的概念是参数,我们平时训练网络所说的调参,指的是调节 **超参数**。超参数的确定方法一般是凭借经验,或者类似问题的参数迁移。 问题来了,为啥超参数不通过学习确定?这是因为这个参数不那么好优化,并且稍不留神通过学习方法去优化就可能导致过拟合。你可能认为模拟人的调参过程,进行超参数的调节不就好了,当然这是可以的,超参数也不是完全不可以用程序优化的,但是现有的理论还不成熟,还没有理论去有效的指导实践,这还是一个新兴领域,因此还有许多工作要做,很多情况下是凭经验,凭直觉进行优化的,算法表现并不好。 我们知道,更高次的多项式和权重衰减参数设定 λ=0 总是能更好的拟合,会过拟合,对于这个问题,我们会考虑用验证集的方法,验证集在我们前文[《人工智能二分类问题》](http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI1MzQzMDE0NQ==&mid=2247483867&idx=1&sn=b464f72d3f369233b919a0041a952063&chksm=e9d5d135dea25823f232fd5419a553eb0b17ce2faeb80f121ea27510cc4ba8ffd79f15f2b7f5&scene=21#wechat_redirect)中提到过。 ## 验证集 验证集是用来训练超参数的,是用来给网络提供反馈的。我们用训练集去训练一个网络模型,训练出的参数固定下来,然后将验证集的数据应用到这个模型上,会得到偏差,我们根据这个偏差,调整超参数,然后重新去训练网络,重复迭代一定的次数,会调节出一个超参数还不错的网络,基于这个超参数训练出的模型,可以最终到测试集合上验证,最终确定在测试集上表现如何。下面举个例子: ![训练和验证损失](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly91cGxvYWQtaW1hZ2VzLmppYW5zaHUuaW8vdXBsb2FkX2ltYWdlcy8yMDIzNTY5LWU4OTZmN2YxM2ExNGY4ZGQ?x-oss-process=image/format,png) 这是之前在[《人工智能二分类问题》](http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI1MzQzMDE0NQ==&mid=2247483867&idx=1&sn=b464f72d3f369233b919a0041a952063&chksm=e9d5d135dea25823f232fd5419a553eb0b17ce2faeb80f121ea27510cc4ba8ffd79f15f2b7f5&scene=21#wechat_redirect)中的一张图,我们看到验证损失在迭代 4 次之后大幅上升,这就是由于我们训练次数迭代过多导致的,迭代次数这个超参数设置的不合理,因此我们更改迭代次数为 4 次。这就是根据验证集调节超参数的一个例子。 数据量小,训练集:验证集:测试集=6:2:2,数据量足够大,训练集:验证集:测试集=98:1:1。这算是一个经验值吧。 ## K-折交叉验证 我们在之前的 [《预测房价》](http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI1MzQzMDE0NQ==&mid=2247483888&idx=1&sn=edd87db473abc2622a9fd5dff7a9744e&chksm=e9d5d11edea25808b69581d7dd981e50410a0e054c2a6f3a33fb819605f522c36eb4ca439eb9&scene=21#wechat_redirect) 问题中有提到过交叉验证这个方法,这个方法用于解决的问题就是数据量太小的问题,而导致的对网络测试误差估计不准的问题,**K-折交叉验证** 是其中最常见的。 ![K-折交叉验证](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly91cGxvYWQtaW1hZ2VzLmppYW5zaHUuaW8vdXBsb2FkX2ltYWdlcy8yMDIzNTY5LTA5MmYzMWJlNmNjYmEyODI?x-oss-process=image/format,png) 从上图中,我们可以清楚的看到K-折交叉验证的方法具体是怎么做的。由于数据量不够大,因此我们把数据分为 K 份,循环 K 次,每次分别选取其中的一份作为测试集,这样根据我们训练出的网络,我们可以分别求出每一次的测试误差,用这 K 个测试误差求其平均值,我们就估计其为这个网络的测试误差。 ## 总结 我们本篇文章介绍了参数和超参数的区别,调参指的是调节超参数,并且介绍了在数据量较小的情况下如何如何去估计测试误差。 ![RAIS](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/2023569-cc40fe10d568aa89?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240) - 本文首发自公众号:[RAIS](https://ai.renyuzhuo.cn/img/wechat_ercode.png)

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