机器学习day5

超参数调优

超参数对模型至关重要。

网格搜索

网格搜索应该是最简单的超参数搜索算法。采用较大的搜索范围和较小的步长。十分耗费计算资源和时间。一般是先设置较大的搜索范围和较大的步长，来寻找全局最优值的可能位置，然后缩小搜索范围得我步长和范围，但是如果目标函数非凸，可能错过全局最优值。

随机搜索

在搜索范围随机抽样，样本足够大，也有很大的概率找到全局最优值，当然，结果没法保证。

贝叶斯优化算法

贝叶斯算法会记录测试过的值，学习目标函数的形状，找到全局最优值提升的参数。 贝叶斯算法，先根据先验分布，假设一个搜索函数，然后每一次使用采样的点测试目标函数时，利用这个信息来更新目标函数的先验分布，最后，算法测试根据后验分布找到全局最值的最大的可能性的点。 贝叶斯算法如果找到了局部最优解，则会在该区域不断地采样，很容易陷入局部最优值。

过拟合和欠拟合

过拟合指模型对于训练数据拟合过当，反应出来就是训练集评价指标表现很好，但是在测试卷或者新数据上面表现一塌糊涂，评价指标明显差于训练集。 欠拟合则是，模型在训练集和预测时表现都不好。

欠拟合无法捕捉数据的特征，过拟合则是模型复杂，把噪声也学习到了模型中，导致模型泛化能力差。

降低过拟合的风险的办法

1. 获取更多的数据。这是最直接有效的方法，更多的数据能够学习有效的特征，降低噪声的影响。如果找不到多的训练数据，可以自己尝试扩充训练数据。
2. 降低模型复杂度。数据较少，模型又复杂是产生过拟合的主要因素。比如神经网络中降低网络层数，神经元个数。决策树降低树的深度，进行剪枝。
3. 正则化方法。给模型的参数机上一定的正则约束，比如将权值得大小加入到损失函数中。以L2为例：$$C=C{0}+\frac{\lambda}{2n}.\sum{i}w_{i}^{2}$$
4. 集成学习方法。把多模型集成在一起，降低单一模型过拟合的风险，比如Bagging方法。

降低欠拟合风险的方法

1. 添加新的特征。如因子分解机、梯度提升决 策树、Deep-crossing等都可以用来丰富特征。
2. 增加模型的复杂度，提高拟合能力。在线性模型中添加高次项，在神经网络模型中增加网络层数或 神经元个数等。
3. 减小正则化系数。正则化是用来防止过拟合的，但当模型出现欠拟合现象时，则 需要有针对性地减小正则化系数。