吴恩达《机器学习》第十一章：机器学习系统的设计

文章目录

• 十一、机器学习系统的设计
• • 11.1 首先要做什么
  • 11.2 误差分析
  • 11.3 不对称性分类得误差评估
  • 11.4 查准率和召回率的权衡
  • 11.5 机器学习数据

十一、机器学习系统的设计

11.1 首先要做什么

       ~~~~~~       比如：对于一个垃圾邮件分类系统，我如何做才能对垃圾邮件进行分类？
       ~~~~~~       监督学习：建立1个单词组，里面存放垃圾邮件中经常出现的单词，比如：deal、buy、discount…，这里单词的个数就是特征数，x=[0，1，1，0，…]^T代表对应单词是否出现，根据这个作为样本进行输入，y=1/0表示是否为垃圾邮件；往往在实际中会将单词组中单词的个数增加至上万；

Q：如何让你设计的这个分类器误差更小呢？

一般而言，会随机地使用这些方法；

11.2 误差分析

• 先快速设计出一个简单粗暴的算法，尽管效果可能不是那么好，训练、交叉验证和测试它；
• 画出学习曲线，看是增加数据还是增加特征；
• 误差分析：看那些被错误分类地样本，具有什么样的特征，它们之间有什么共同点，从而决定是否对算法现有特征进行修改；
  
  通过那些分类错误的样本，很容易找出算法的不足所在，然后集中精力处理它们；
  
  单一规则的数值评价指标，比如：交叉验证错误率，来评估算法；
  在优化过程中，以这个指标为依据判断此次优化是否有效；

不要花大量时间在第一步上构造，在错误样本中找解决方案往往更高效；别担心算法太简单or不高效，先用算法弄出结果，再误差分析，根据评价指标以及误差分析来优化算法，从而确定该添加什么，该放弃什么；

11.3 不对称性分类得误差评估

考虑一种情况——偏斜类情况：
错误率 > 样本中某类样本的占比，比如错误率1% > 癌症检测样本中得癌症的人占比0.5%；
这样即使我把全部数据预测为不得癌症(y=0)，我也只有0.5%的错误率，看起来算法表现得很好；
=> 获得更低的错误率 有时候并不代表 分类模型的质量得到提高，比如偏斜类情况；

解决偏斜类问题：

查准率 precision：即准确率，对于我们预测的所有患癌症的病人中，他们有多大概率真正患有癌症；precision=真阳性/预测阳性；（预测阳性=真阳性+假阳性）

召回率 recall：如果所有的病人确实得了癌症，有多大比率我们正确预测到他们得了癌症；recall=真阳性/实际阳性；（实际阳性=真阳性+假阴性）；

       ~~~~~~       两个值越高越好，比如我预测所有y都为0，显然召回率为0，因为真阳性为0 ，一下就能看出来这是偏斜类情况；但是此时，查准率为无穷大，我们需要权衡二者来得到我们想要的信息；

11.4 查准率和召回率的权衡

高阈值，高查准率，低召回率；
低阈值，低查准率，高召回率；

Q：如何自动选取阈值？才能更好地权衡二者
通常不知道哪种好，所以需要一个评估度量值；

F₁值（调和平均）：F₁=2PR/(P+R)，二者中任意一个不为0，F值能很好的结合以上特点进行权衡；

11.5 机器学习数据

       ~~~~~~       不同的算法随着样本数量的增加，其精确度的变化幅度也会不一样，有的算法可能一开始精确度低，等样本数量上来后，精确度提高很大幅度；

大量数据只在一些情况下有作用；


       ~~~~~~       如果你有大量的数据，你设计了一种带有很多参数的学习算法，那么这将会是一个很好的方式来提供一个高性能的学习算法；（数据量远大于参数的话，过拟合的可能性不大）；