京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
用十张图解释机器学习的基本概念
在解释机器学习的基本概念的时候,我发现自己总是回到有限的几幅图中。以下是我认为最有启发性的条目列表。
1. Test and training error: 为什么低训练误差并不总是一件好的事情呢:ESL 图2.11.以模型复杂度为变量的测试及训练错误函数。
2. Under and overfitting: 低度拟合或者过度拟合的例子。PRML 图1.4.多项式曲线有各种各样的命令M,以红色曲线表示,由绿色曲线适应数据集后生成。
3. Occam’s razor
ITILA 图28.3.为什么贝叶斯推理可以具体化奥卡姆剃刀原理。这张图给了为什么复杂模型原来是小概率事件这个问题一个基本的直观的解释。水平轴代表了可能的数据集D空间。贝叶斯定理以他们预测的数据出现的程度成比例地反馈模型。这些预测被数据D上归一化概率分布量化。数据的概率给出了一种模型Hi,P(D|Hi)被称作支持Hi模型的证据。一个简单的模型H1仅可以做到一种有限预测,以P(D|H1)展示;一个更加强大的模型H2,举例来说,可以比模型H1拥有更加自由的参数,可以预测更多种类的数据集。这也表明,无论如何,H2在C1域中对数据集的预测做不到像H1那样强大。假设相等的先验概率被分配给这两种模型,之后数据集落在C1区域,不那么强大的模型H1将会是更加合适的模型。
4. Feature combinations:
(1)为什么集体相关的特征单独来看时无关紧要,这也是(2)线性方法可能会失败的原因。从Isabelle Guyon特征提取的幻灯片来看。
5. Irrelevant features:
为什么无关紧要的特征会损害KNN,聚类,以及其它以相似点聚集的方法。左右的图展示了两类数据很好地被分离在纵轴上。右图添加了一条不切题的横轴,它破坏了分组,并且使得许多点成为相反类的近邻。
6. Basis functions
非线性的基础函数是如何使一个低维度的非线性边界的分类问题,转变为一个高维度的线性边界问题。Andrew Moore的支持向量机SVM(Support Vector Machine)教程幻灯片中有:一个单维度的非线性带有输入x的分类问题转化为一个2维的线性可分的z=(x,x^2)问题。
7. Discriminative vs. Generative:
为什么判别式学习比产生式更加简单:PRML 图1.27.这两类方法的分类条件的密度举例,有一个单一的输入变量x(左图),连同相应的后验概率(右图)。注意到左侧的分类条件密度p(x|C1)的模式,在左图中以蓝色线条表示,对后验概率没有影响。右图中垂直的绿线展示了x中的决策边界,它给出了最小的误判率。
8. Loss functions:
学习算法可以被视作优化不同的损失函数:PRML 图7.5. 应用于支持向量机中的“铰链”错误函数图形,以蓝色线条表示,为了逻辑回归,随着错误函数被因子1/ln(2)重新调整,它通过点(0,1),以红色线条表示。黑色线条表示误分,均方误差以绿色线条表示。
9. Geometry of least squares:
ESL 图3.2.带有两个预测的最小二乘回归的N维几何图形。结果向量y正交投影到被输入向量x1和x2所跨越的超平面。投影y^代表了最小二乘预测的向量。
10. Sparsity:
为什么Lasso算法(L1正规化或者拉普拉斯先验)给出了稀疏的解决方案(比如:带更多0的加权向量):ESL 图3.11.lasso算法的估算图像(左)以及岭回归算法的估算图像(右)。展示了错误的等值线以及约束函数。分别的,当红色椭圆是最小二乘误差函数的等高线时,实心的蓝色区域是约束区域|β1| + |β2| ≤ t以及β12 + β22 ≤ t2。数据分析师培训
英文原文:
I find myself coming back to the same few pictures when explaining basic machine learning concepts. Below is a list I find most illuminating.
我发现自己在解释基本的机器学习概念时经常碰到少数相同的图片。下面列举了我认为最有启发性的图片。
1. Test and training error(测试和训练错误): Why lower training error is not always a good thing: ESL Figure 2.11. Test and training error as a function of model complexity.
2. Under and overfitting(欠拟合和过拟合): PRML Figure 1.4. Plots of polynomials having various orders M, shown as red curves, fitted to the data set generated by the green curve.
3. Occam’s razor(奥卡姆剃刀): ITILA Figure 28.3. Why Bayesian inference embodies Occam’s razor. This figure gives the basic intuition for why complex models can turn out to be less probable. The horizontal axis represents the space of possible data sets D. Bayes’ theorem rewards models in proportion to how much they predicted the data that occurred. These predictions are quantified by a normalized probability distribution on D. This probability of the data given model Hi, P (D | Hi), is called the evidence for Hi. A simple model H1 makes only a limited range of predictions, shown by P(D|H1); a more powerful model H2, that has, for example, more free parameters than H1, is able to predict a greater variety of data sets. This means, however, that H2 does not predict the data sets in region C1 as strongly as H1. Suppose that equal prior probabilities have been assigned to the two models. Then, if the data set falls in region C1, the less powerful model H1 will be the more probable model.
4. Feature combinations(Feature组合): (1) Why collectively relevant features may look individually irrelevant, and also (2) Why linear methods may fail. From Isabelle Guyon’s feature extraction slides.
5. Irrelevant features(不相关特征): Why irrelevant features hurt kNN, clustering, and other similarity based methods. The figure on the left shows two classes well separated on the vertical axis. The figure on the right adds an irrelevant horizontal axis which destroys the grouping and makes many points nearest neighbors of the opposite class.
6. Basis functions(基函数): How non-linear basis functions turn a low dimensional classification problem without a linear boundary into a high dimensional problem with a linear boundary. From SVM tutorial slides by Andrew Moore: a one dimensional non-linear classification problem with input x is turned into a 2-D problem z=(x, x^2) that is linearly separable.
7. Discriminative vs. Generative(判别与生成): Why discriminative learning may be easier than generative: PRML Figure 1.27. Example of the class-conditional densities for two classes having a single input variable x (left plot) together with the corresponding posterior probabilities (right plot). Note that the left-hand mode of the class-conditional density p(x|C1), shown in blue on the left plot, has no effect on the posterior probabilities. The vertical green line in the right plot shows the decision boundary in x that gives the minimum misclassification rate.
8. Loss functions(损失函数): Learning algorithms can be viewed as optimizing different loss functions: PRML Figure 7.5. Plot of the ‘hinge’ error function used in support vector machines, shown in blue, along with the error function for logistic regression, rescaled by a factor of 1/ln(2) so that it passes through the point (0, 1), shown in red. Also shown are the misclassification error in black and the squared error in green.
9. Geometry of least squares(最小二乘的几何图形): ESL Figure 3.2. The N-dimensional geometry of least squares regression with two predictors. The outcome vector y is orthogonally projected onto the hyperplane spanned by the input vectors x1 and x2. The projection yˆ represents the vector of the least squares predictions.
10. Sparsity(稀疏性): Why Lasso (L1 regularization or Laplacian prior) gives sparse solutions (i.e. weight vectors with more zeros): ESL Figure 3.11. Estimation picture for the lasso (left) and ridge regression (right). Shown are contours of the error and constraint functions. The solid blue areas are the constraint regions |β1| + |β2| ≤ t and β12 + β22 ≤ t2, respectively, while the red ellipses are the contours of the least squares error function.
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
CDA数据分析师 出品 作者:李诗怡 1. IF:基础条件判断(最常用) 作用:根据指定条件的真(TRUE)或假(FALSE),返回两种不同 ...
2026-10-30“不限专业可以考的证书”这个搜索词背后,通常藏着一个很实际的担心:专业不对口,想考个证拓宽出路,但怕报了名才发现有专业限 ...
2026-10-30先回答:能考的多是技能实操类证书 40岁、初中学历,能报的证书主要集中在四类:职业技能等级证书、专项职业能力证书、特种作业 ...
2026-10-3030岁考什么证好找工作,没有一张“通用答案”。同样的证书,对有行业经验的人和准备跨行的人,价值完全不同。更实际的思路是:先 ...
2026-10-30“专业职业技术资格证书”并不是一个正式名称,而是把好几种证书混在一起的口语说法。有人用它指会计、经济这类职称考试,有人指 ...
2026-10-30大学生能考的证书,大致分四类:通用基础类、职业资格类、专业技术资格类、岗位技能与行业认证类。真正要解决的问题不是“还有哪 ...
2026-10-30“需要考哪些证书”这个问题,没有统一答案。因为“需要”至少分三种:有的证书是入职准入,没有它连岗位门槛都进不去;有的证书 ...
2026-10-30“现在什么证含金量高好考一些”,这个问题里其实藏着两个容易打架的条件。含金量高的证书,往往有报考门槛、考试周期长;好考的 ...
2026-10-30“现在考什么证最吃香”,这个问题本身藏着一个容易踩的坑:不同人说“吃香”,指的往往不是同一件事。有人指考的人多、话题热; ...
2026-10-30文凭低,不等于没证可考,但选择空间确实窄一些。学历门槛明确的准入类资格,比如部分教师资格、法律职业资格、执业医师等,通常 ...
2026-10-30土建专业的大学生问“考什么证”,最容易踩的坑是把注册类证书当成在校目标。注册建造师、注册造价工程师、注册结构工程师、监理 ...
2026-10-30中年男人考证书,最怕两件事:一是年龄、学历卡在报名门槛外,白准备半年;二是考完发现岗位用不上,钱和时间都打了水漂。所以顺 ...
2026-10-30大专学历能考的证书不少,但真正值得投入时间的,是先确认“能不能报”,再看“考了对应什么岗位”。很多证书的报考条件里写着本 ...
2026-10-30“十大建议考的证书”这个问题,很难有一份对所有人都成立的名单。同一张证书,对会计专业大三学生、想转行做数据分析的运营、以 ...
2026-10-30“什么证书有用含金量高”这个问题,很难用一张榜单回答。同一本证书,对想进医院的人可能是硬门槛,对做运营的人却用不上;对已 ...
2026-10-30在职成年人问“考什么证书有用”,先要弄清自己需要哪一种“有用”。同一张证书,对想进入准入行业的人、想在本岗晋升的人、想转 ...
2026-10-30“女生能考的证书”真正要先回答的是“你现在的条件能报什么”。学历、专业、工作年限、是否在校、所在地区政策,直接决定你能不 ...
2026-10-30“女孩考什么证书比较好”这句话里,“比较好”其实藏着三种完全不同的标准:好考,看的是报考门槛低、备考周期短;好就业,看的 ...
2026-10-30先给结论:市场岗位没有一张通吃的证书。品牌传播、数字营销与投放、用户增长、用户研究、营销数据分析,这五条路径对应的工作任 ...
2026-10-30经济学专业考什么证书,没有统一答案。经济学毕业后去向很散:有人进银行、证券、基金,有人做财务审计,有人转数据分析与经营分 ...
2026-10-30