偏差与方差的基本概念

news2024/11/25 20:43:17

在机器学习中,Bias-Variance Tradeoff(偏差-方差权衡) 是一个核心概念,帮助我们理解模型的误差来源以及如何调节模型复杂度以达到更好的泛化性能。在这篇博客中,我们将深入讨论什么是偏差和方差,以及如何平衡二者来构建出色的模型。

1. 偏差与方差的基本概念

偏差方差是误差的两个主要来源,它们定义了模型对数据的拟合程度及其在不同数据集上的稳定性。

  • Bias(偏差)

    • 偏差描述了模型在单一数据集上的拟合程度。简单来说,它衡量了模型的预测平均值与真实值之间的差距。
    • 高偏差的模型往往过于简单,忽略数据的复杂性,导致系统性误差,称为欠拟合
    • 例如,假设我们用线性模型来拟合复杂的非线性数据集,模型的偏差就会很高,因为它无法捕捉数据中的非线性关系。
  • Variance(方差)

    • 方差描述了模型在不同数据集之间的差异。即它反映了模型在不同训练集上的预测结果的波动性。
    • 高方差的模型通常过于复杂,对训练数据非常敏感,容易过度拟合数据中的噪声,称为过拟合
    • 例如,一个深层神经网络可能对训练数据中的细节(包括噪声)过度拟合,导致在新数据上表现不佳。
一个形象的例子

下图的例子统计身高和体重的分布情况,将数据集合分成蓝色的训练集和绿色的测试集。

如果使用线性拟合和多次曲线拟合两种方法分别对训练集拟合,多次曲线拟合对训练集拟合的误差很小:

可是多次曲线对测试集合拟合的误差很大:

因此针对上述情形,可以得出结论:

对训练集拟合误差(Bias)很小但对测试集合的误差不一定很小。这种对不同数据集合(训练集和测试集)拟合结果的差距称为方差(Variance)。

2. 偏差-方差分解与误差来源

在机器学习中,总误差可以分解为三部分:

  • 偏差:模型预测的平均值和真实值的差距。
  • 方差:模型在不同数据集之间预测的波动性。
  • 噪声:数据中的随机误差,通常不可避免。

目标:在实际建模中,我们希望找到偏差和方差的最佳平衡点,以最小化总误差,从而使模型在训练集和测试集上都表现良好。

3. Bias-Variance Tradeoff(偏差-方差权衡)

偏差-方差权衡是机器学习模型选择中的核心问题。模型复杂度的调整直接影响偏差和方差:

  • 当模型简单时,偏差较高,方差较低,因为模型难以拟合复杂的模式。
  • 当模型复杂时,偏差降低,方差上升,因为模型更灵活,但可能过度拟合训练数据中的噪声。

目标是找到一个复杂度适中的模型,它既能捕捉数据中的重要模式,又不过度拟合特定数据集中的细节。

4. 如何调节偏差-方差的平衡?

在实际应用中,我们可以通过以下方式来调节模型的偏差和方差:

  • 选择合适的模型复杂度

    • 简单模型(如线性回归)适合偏差高、方差低的情况,适用于简单数据。
    • 复杂模型(如深度神经网络)适合偏差低、方差高的情况,适用于复杂数据,但要防止过拟合。
  • 正则化

    • 使用正则化技术(如L1正则化和L2正则化)可以控制模型复杂度,帮助减少方差。
    • 正则化相当于给模型“施加约束”,以此降低过拟合的风险。
  • 交叉验证

    • 通过交叉验证,我们可以获得模型在不同数据集上的表现,从而评估其泛化能力。
    • 如果模型在验证集上表现差异大,说明方差较高,可能需要简化模型或添加正则化。
  • 特征选择和降维

    • 去除不相关或冗余的特征可以减少方差,帮助模型更稳定。
    • 降维方法(如PCA)也有助于简化模型结构,提高泛化能力。


5. 结论

Bias-Variance Tradeoff 是机器学习中提升模型性能的重要概念。通过理解偏差和方差的来源,我们可以在模型选择和调参过程中找到合适的平衡。最终目标是让模型对训练数据有较好的拟合能力,同时在新数据上具有较强的泛化能力。

希望这篇博客能帮助你掌握偏差和方差的基本概念,以及如何在实际项目中应用这些知识来优化模型的表现。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/2232302.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

0-ARM Linux驱动开发-字符设备

一、字符设备概述 Linux 系统中,设备被分为字符设备、块设备和网络设备等。字符设备以字节流的方式进行数据传输,数据的访问是按顺序的,一个字节一个字节地进行读取和写入操作,没有缓冲区。例如,终端(/dev…

HTML 基础标签——表格标签<table>

文章目录 1. `<table>` 标签:定义表格2. `<tr>` 标签:定义表格行3. `<th>` 标签:定义表头单元格4. `<td>` 标签:定义表格单元格5. `<caption>` 标签:为表格添加标题6. `<thead>` 标签:定义表格头部7. `<tbody>` 标签:定义表格…

【优选算法】——二分查找!

目录 1、二分查找 2、在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置 3、搜索插入位置 4、x的平方根 5、山脉数组的封顶索引 6、寻找峰值 7、寻找旋转排序数组中的最小值 8、点名 9、完结散花 1、二分查找 给定一个 n 个元素有序的&#xff08;升序&#xff09;整型数组…

东北虎豹国家公园shp格式范围

东北虎豹国家公园地处中国吉林、黑龙江两省交界的老爷岭南部&#xff08;珲春—汪清—东宁—绥阳&#xff09;区域&#xff0c;东起吉林省珲春林业局青龙台林场&#xff0c;与俄罗斯滨海边疆区接壤&#xff0c;西至吉林省大兴沟林业局岭东林场&#xff0c;南自吉林省珲春林业局…

Spring 中的 Environment 对象

可参考官网&#xff1a;Environment Abstraction 核心概念 Environment 对象对两个关键方面进行建模&#xff1a;profiles 和 属性&#xff08;properties&#xff09;。 Profile 简单来说&#xff1a;profile 机制在 IOC 容器中提供了一种机制&#xff1a;允许在不同的环境…

Puppeteer点击系统:解锁百度流量点击率提升的解决案例

在数字营销领域&#xff0c;流量和搜索引擎优化&#xff08;SEO&#xff09;是提升网站可见性的关键。我开发了一个基于Puppeteer的点击系统&#xff0c;旨在自动化地提升百度流量点击率。本文将介绍这个系统如何通过模拟真实用户行为&#xff0c;优化关键词排名&#xff0c;并…

浅谈UI自动化

⭐️前言⭐️ 本篇文章围绕UI自动化来展开&#xff0c;主要内容包括什么是UI自动化&#xff0c;常用的UI自动化框架&#xff0c;UI自动化原理等。 &#x1f349;欢迎点赞 &#x1f44d; 收藏 ⭐留言评论 &#x1f349;博主将持续更新学习记录收获&#xff0c;友友们有任何问题…

[Android]从FLAG_SECURE禁止截屏看surface

在应用中&#xff0c;设置activity的flag为FLAG_SECURE就可以禁止截屏&#xff0c;截屏出来是黑色的&#xff0c; 试验一下&#xff0c; 注意事项 影响&#xff1a; 设置 FLAG_SECURE 标志后&#xff0c;用户将无法对该Activity进行截屏或录制屏幕。这个标志会影响所有屏幕录…

设计模式之模块方法

定义 模板与方法应该是最常使用的设计模式&#xff0c;在GOF&#xff08;设计模式&#xff09;中的定义&#xff1a;定义一个操作中的算法的骨架 &#xff0c;而将一些步骤延迟到子类中。 Template Method使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。 …

深度学习之降维和聚类

1 降维和聚类 1.1 图解为什么会产生维数灾难 ​ 假如数据集包含10张照片&#xff0c;照片中包含三角形和圆两种形状。现在来设计一个分类器进行训练&#xff0c;让这个分类器对其他的照片进行正确分类&#xff08;假设三角形和圆的总数是无限大&#xff09;&#xff0c;简单的…

uni-app 下拉刷新、 上拉触底(列表信息)、 上滑加载(短视频) 一键搞定

一、下拉刷新 1. 首先找到pages.json中 给需要进行下拉刷新的页面设置可以下拉刷新 2. 然后在需要实现下拉刷新的script标签内添加 导入onPullDownRefresh import {onPullDownRefresh} from dcloudio/uni-app 下拉刷新触发的事件 onPullDownRefresh(()> {console.log(正…

AprilTag在相机标定中的应用简介

1. AprilTag简介 相机标定用的标靶类型多样,常见的形式有棋盘格标靶和圆形标靶。今天要介绍的AprilTag比较特别,它是一种编码形式的标靶。其官网为AprilTag,它是一套视觉基准系统,包含标靶编解码方法(Tag生成)和检测算法(Tag检测),可用于AR、机器人、相机标定等领域。…

stm32入门教程--USART外设 超详细!!!

目录 简介 什么是UART&#xff1f; 什么是USART&#xff1f; 简介 USART&#xff08;Universal Synchron /Asynchronous Receiver /Transmitter&#xff09;通用同步/异步收发器 1、USART是STM32内部集成的硬件外设&#xff0c;可根据数据寄存器的一个字节数据自动生成数据帧…

ubuntu20.04 加固方案-设置重复登录失败后锁定时间限制

一、编辑PAM配置文件 打开终端。 使用文本编辑器&#xff08;如vim&#xff09;编辑/etc/pam.d/common-auth文件。 sudo vim /etc/pam.d/common-auth 二、添加配置参数 在打开的配置文件中&#xff0c;添加或修改以下参数&#xff1a; auth required pam_tally2.so deny5 un…

Linux操作系统指令(部分)

Linux操作系统 要求如下&#xff1a; 1、查看/etc/passwd文件的第18-20行内容&#xff0c;并将找到的内容存储至/home/passwd文件中 2、查找/etc/passwd文件中包含root字符的行并将找到的行存储至/root/passwd文件中 3、将/home目录复制到/root目录 4、将/root/home目录&a…

钉子户绷不住了,Win 10正式改为「付费续命」模式

众所周知&#xff0c;「终止支持」是所有 Windows 版本早已既定又让人非常操蛋的最终归宿。 当微软认为一代操作系统已完成其生命周期使命的那一刻&#xff0c;便会毫不犹豫地宣告它的死期。 Windows 系统一旦结束支持&#xff0c;微软将不会再提供任何技术维护和安全更新。 …

C++ | Leetcode C++题解之第528题按权重随机选择

题目&#xff1a; 题解&#xff1a; class Solution { private:mt19937 gen;uniform_int_distribution<int> dis;vector<int> pre;public:Solution(vector<int>& w): gen(random_device{}()), dis(1, accumulate(w.begin(), w.end(), 0)) {partial_sum(…

Grafana+Prometheus监控篇-Nginx

一、监控exporter安装 ①、下载地址 nginx-exporter 这里是Windows下监控&#xff0c;选择amd64. ②、nginx-exporter配置 打开nginx的配置文件nginx.conf,启用nginx的基本状态. server {listen 8088;location /status {stub_status;allow 127.0.0.1; deny all;}} ③…

git 入门作业

任务1: 破冰活动&#xff1a;自我介绍任务2: 实践项目&#xff1a;构建个人项目 git使用流程&#xff1a; 1.将本项目直接fork到自己的账号下&#xff0c;这样就可以直接在自己的账号下进行修改和提交。 这里插一条我遇到的问题&#xff0c;在fork的时候没有将那个only camp4的…

RGA DEMO 下部

#加载llm模型通过ollama最好别用ollama我是没经济条件 from langchain_community.llms import Ollama llm Ollama(model"qwen1_5-4b-chat-q2_k")#pip install langchain_ollama -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple #OllamaEmbeddings 要写地址本地也要写&…