在进入本篇文章之前,让我们来串联一下之前几篇文章我们都说了些什么。第一篇文章中,我们说machine learning目标在于在样本空间内找到一个g来近似于目标函数f(数学表达g ≈f ,即Eout(h)≈0)。第二篇文章,我们使用了某一具体的感知机算法,来找到在训练集中能使Ein(g)≈0的hypothesis。第三篇文章,对machine learning进行了分类,并指出batch supervised binary classficition是machine learning 核心的问题。看看我们所学的,我们有了Ein(g)≈0 ,想要证明Eout(h)≈0,那么我们可以证明Eout(h)≈Ein(g)。所以在第四篇文章,我们着手于证明这个表达式,但是最后我们只能说在特定的情况下(hypothesis个数有限,训练集内样本个数很多很多的时候,有这个表达上的成立,也就是说机器根据训练集确实能学习到一些规则,这些规则可以用到服从相同概率分布的样本上,在这个程度上,机器学习有理论支撑,靠谱的!),但是很多问题,hypothesis set内个数是无穷的,这样的证明显然是不够的,而且其实在上篇文章证明中,我们忽视了重要的问题(证明上线的时候,忽视了bad data 的overlap,导致最终计算的上限偏大,这也是为什么我们可以进一步缩小上限,试图不以hypothesis 个数来表达上限,而且最好是找到一个有限值来表达上限!)那么我们就开始对之前的证明进行改造吧!

在本篇文章将引入成长函数和break point 概念,为之后证明成长函数代替M和远小于2N做准备。

从训练集看,hypothesis 种类个数有限的!
之前的证明里,忽视了对于不同的hypothesis 来说bad data可能overlap ,因此最终计算得来的上限偏大,这里的关键问题就是不同的hypothesis 却有着相同的bad data ,这说明这些不同的hypothesis 其实很相似,进而导致他们的bad data 差不多。从这里出发,我们希望对hypothesis 进行分类,由于训练集样本个数有限,因此分类的可能性是确定的,倒推回去我们知道hypothesis 种类也是有限的。我们使用不同类别的hypothesis 的bad data来计算上限,此时他们的bad data 就不会出现overlap ,我们的上限将能被更精确地表达出来!
machine learning可行性数学原理论证篇(二)machine learning可行性数学原理论证篇(二)下面来具体看看在二维感知机问题上,对不同的训练集来说,hypothesis 种类的个数是多少。
machine learning可行性数学原理论证篇(二)
这里比较特别,同样是三个样本,可是样本的不同,导致hypothesis 种类个数呈现不同,在之后的证明里,为了忽视具体的样本的差别,我们取最大的hypothesis 类别个数。
machine learning可行性数学原理论证篇(二)
machine learning可行性数学原理论证篇(二)
所以我们需要证明两件事,第一件之前的上限中的M为什么可以被现在的hypothesis 种类个数代替,第二件事hypothesis 种类个数代替要远小于2N,才能表明当N很大时,上限近似于0,进而Eout(h)≈Ein(g)。
machine learning可行性数学原理论证篇(二)为便于我们的证明,引入几个符号。
mh(N) 表示给定训练集后,根据训练集所确定来的不同种类的hypothesis个数,也称作成长函数。
先来看看几个简单的给定训练集的成长函数值:
machine learning可行性数学原理论证篇(二)break point :第一个样本可能产生所有结果个数不等于成长函数值的训练集大小。
machine learning可行性数学原理论证篇(二)引入break point定义,是因为成长函数的表达与break point有关,且是多项式形式。
machine learning可行性数学原理论证篇(二)
machine learning可行性数学原理论证篇(二)

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