机器学习 | 支持向量机SVM | 概念了解向

news2024/11/7 11:28:29

概念了解向,参考视频:

  • 【小萌五分钟】机器学习 | 支持向量机 SVM

📚最大间隔分类器

  • 如下图有两种不同颜色的点。我需要一个分类器告诉我,假设在下图中新加入一个点,应该将它分类至红点还是蓝点。
  • 考虑加入一条决策边界,如果新加入的点落在它上方那就是红点,反之就是蓝点。问题就是这条边界怎么选?
    在这里插入图片描述
  • 假设最终选定了一条,以下是相关补充概念:
    • 支持向量:距离这条决策边界最近的点。
    • Margin:支持向量距离这条决策边界的距离。
  • 假设这条决策边界的方程为: y = β 0 + β 1 x y=β_0+β_1x y=β0+β1x,那么就可以知道任意点到这条决策边界的距离:
    在这里插入图片描述
  • 因为我们想要我们的模型尽量精确,所以现在要做的就是Maximize Margin,求得最大间隔分类器(Maximum Margin Classifier),这就是早期支持向量机的模型。
  • 将上述公式扩展到多维并调整得到:
    在这里插入图片描述
  • 假令 M ∣ ∣ β ∣ ∣ = 1 M ||β|| = 1 M∣∣β∣∣=1,那就将问题转换为最小化 ∣ ∣ β ∣ ∣ || β || ∣∣β∣∣
    在这里插入图片描述

最大间隔分类器的缺陷:

  • 当加入一条新数据的时候,决策边界可能有巨大的改变。
    在这里插入图片描述
  • 但数据线性不可分的时候,找不到决策边界。
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📚软间隔分类器SVC

为了解决最大间隔分类器无法解决线性不可分的情况,我们考虑在原模型的基础上加一定的容忍度。从图像上看就是允许一部分点存在于虚线里面:
在这里插入图片描述

  • 基于以上的想法,转化为公式即为设置一个松弛变量,该值取决于训练集中的第i个点。
    在这里插入图片描述
  • 针对这个C:当C特别大(margin越窄)的时候,容易出现过拟合;反之,当C特别小的时候,容易出现欠拟合。
    在这里插入图片描述
  • 决策边界仅与支持向量有关在这里插入图片描述

SVC决策边界
在这里插入图片描述


SVC模型的缺陷

  • 如下图实际上需要一条曲线作为决策边界,那SVC也无法解决
    在这里插入图片描述

📚支持向量机SVM⭐️

🐇支持向量机是什么?

针对上边提到的SVC无法解决的情况,提出一种解决方法:增加一维在这里插入图片描述
然后将橙色的那一堆点映射到另一个平面,然后找到一个中间平面实现分类:
在这里插入图片描述


  • 引入Kernel Trick核技巧:SVM的本质是量化两类数据差异的方法,
    在这里插入图片描述

AI创作助手

  • SVM(Support Vector Machine)是一种监督学习算法,用于分类和回归分析。
  • SVM通过将训练数据映射到高维特征空间中,并寻找一个最优的超平面(即一个线性决策边界),将不同类别的数据进行分类。
  • 该算法的目标是找到超平面,使得在该超平面上离它最近的样本点到该超平面的距离(即该点到超平面的“间隔”)最大化。
  • SVM适用于二元分类和多元分类问题,也可以用于回归问题。
  • 它的优点在于能够处理高维度的数据,具有较高的准确度,并且不容易受到噪音的影响。

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