[機器學習入門] 李宏毅機器學習筆記-27(Structured SVM part 2;結構化支持向量機 part 2)

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Structure SVM

接上篇

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Regularization

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番外篇:
當我坐在杭州夢想小鎮的咖啡廳學習到此處時,一位中年大叔說很喜歡我的形象希望給我拍照,我一愣心想這大叔真是有眼光啊,咱這形象終于得到了藝術圈的認可,沒想到大叔滿面春光地翻出一個巨大的相機包,擺滿了各種鏡頭,看這架勢仿佛自己要登上男人裝封面了。大叔笑瞇瞇地對我說,你繼續工作就好。OK,it's fine,我的machine learning正在呼喚我,坐懷不亂學習正是我們老柳家的傳統。平靜,平靜,再平靜…不好意思我沒平靜地下來,大叔的快門四面八方地咔嚓,咔嚓就咔嚓吧,奇怪咱這顏值難道不是隨便角度都能成大片嗎?可是大叔一邊拍一邊皺眉頭嘆氣…wtf,就不能贊美我一下下嗎,還嫌我黑用手機閃光燈給我補光,二十多分鐘后終于結束了,總之還是挺nice的哈哈哈。好吧,你若問我為什么要說這么多廢話,因為我實在不知道拍照敲鍵盤時該寫點啥,不如做個即時的心情記錄吧哈哈。


收住,回歸正題。

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Structured SVM

好了,那么接著來看究竟SVM是怎么體現的。對已知的cost function做兩個變換,藍綠兩個框雖然是不一樣的,但我們有要minimize C的條件,所以Cn正好等于minimize的值就好,就可以認為兩式一樣。

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所以下圖藍綠兩框的find任務是等價的,習慣上會把Cn換成籃筐Slack variable表示。

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所以黃框就是我們求解的問題,接著利用 y = y^ 時的特殊情況,對for all y 做一下變換。

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對于上面這個變換還有一個更直觀的理解,如果兩個答案的差越大,margin越大,反之越小,即為△,所有不等的情況都能寫一個不等式。

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尋找一個w滿足所有不等式,很可能是一個空集,所以我們要把margin變小限制放寬,而且放寬的應該是恰到好處的,方法就是減去一個 ε (大于等于0)。

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但是并不能無限放寬限制,那樣margin都成負的了,秉持恰到好處的原則,ε要越小越好。在滿足下面不等式的情況下, 希望ε的sum是最小的。這樣得到了原式子,Solve it by the solver in SVM package。

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Cutting Plane Algorithm for Structured SVM

上述問題有一個很大的困擾,constraints太多了,幾千萬幾億怎么辦?先看一下我們究竟要解決一個怎樣的問題,在三維坐標系中,constraints給劃定了很多區域,規定了只有固定區域才是可行的,這就給尋找最小值增大了難度。

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于是,Cutting Plane Algorithm能幫我們解決這個問題,顏色的深淺代表值的大小,如果成功構建,就很容易找到那個最小值。

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constraints的特點是,冗員很多,真正起作用的不多,如果我們有辦法找到working set,該問題就是可解的,只要考慮working set中的y就可以了,然后即得到一個w,用這個w找一些新的成員加入working set,然后再循環解決。

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怎樣用這個w找一些新的成員加入working set?

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找出最不滿足的constraints。

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通過它們的交點,不斷找出最小值,和最不滿足的constraints,循環。

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怎樣找出最不滿足的constraint呢?

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好了,讓我們看看整體運作起來是什么樣子的。
QP:Quadratic Programming

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Example:

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加入一組working set

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現在就有了一個具有兩個constraints的QP問題,解出后更新w。

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