电子科技大学：《机器学习 Machine Learning》课程教学资源（课件讲稿）第2讲 模型评估与选择 Evaluation and Selection of Models

电子科技大学研究生《机器学习》课程 第2讲模型评估与选择 Lecture2 Evaluation and Selection of Models 郝家胜(Jiasheng Hao) Ph.D.,Associate Professor Email:hao@uestc.edu.cn School of Automation Engineering,Center for Robotics University of Electronics and Science of China,Chengdu 611731 参考：《机器学习》周志华

电子科技大学研究生《机器学习》课程 Email: hao@uestc.edu.cn School of Automation Engineering, Center for Robotics University of Electronics and Science of China, Chengdu 611731 郝家胜 (Jiasheng Hao) Ph.D., Associate Professor 参考：《机器学习》周志华 第2讲 模型评估与选择 Lecture2 Evaluation and Selection of Models

回顾：典型的机器学习过程 更用字习算法(earing aigorithm 类别标记 训练数据 (label) 训练 模型 什么模型好 姓名 职业 年收入 华 好题客 张目 教丽 6万 快策柄，神经网络，支特向量机， 香 至四 公务员 7万 是 Boosting,贝叶斯网络 ? 王五 学生 2 + 否 手六 企业氢 15万 e+0 例如：错误率低、精度高.… 董士 漂灵 ?=是 13万 新数抵样本 教师 8万 是 (刘三，公务员，8万， 能很好地适用于 类别标记 unseen instance 未知 泛化能力强！ 然而，我们手上没有unseen instance,怎么办？ 电子科技大学研究生《机器学习》课程

电子科技大学研究生《机器学习》课程 什么模型好 ？ 能很好地适用于 unseen instance 例如：错误率低、精度高… 然而，我们手上没有unseen instance，怎么办? 泛化能力强！

模型选择(model selection) 三个关键问题： 口如何获得测试结果？ 评估方法 ▣如何评估性能优劣？ 性能度量 口如何判断实质差别？二→ 比较检验 电子科技大学研究生《机器学习》课程

电子科技大学研究生《机器学习》课程 模型选择(model selection) 三个关键问题： q 如何获得测试结果？ q 如何评估性能优劣？ q 如何判断实质差别？ 评估方法 性能度量 比较检验

本章标 口理解经验误差与过拟合 口了解常用的性能度量 口理解常用的比较检验 口掌握偏差与方差 口灵活运用评估方法

q 了解常用的性能度量 q 理解常用的比较检验 q 理解经验误差与过拟合 q 掌握偏差与方差 q 灵活运用评估方法

大纲 经验误差与过拟合 评估方法 性能度量 ▣ 比较检验 ▣ 偏差与方差 电子科技大学研究生《机器学习》课程

电子科技大学研究生《机器学习》课程 大纲 o 经验误差与过拟合 o 评估方法 o 性能度量 o 比较检验 o 偏差与方差

经验误差与过拟合 口错误率&误差： 错误率：错分样本的占E=a/m 误差：样本真实输出与预测输出之间的差异 口训练（经验）误差：训练集上 口测试误差：测试集 口泛化误差： 除训练集外所有样本 冬泛化误差越小越好！ 由于事先并不知道新样本的特征，我门只能努力使经验误差最小 化； 冬经验误差是否越小越好？ Nol因为会出现“过拟合”(Overfitting) 电子科技大学研究生《机器学习》课程

电子科技大学研究生《机器学习》课程 经验误差与过拟合 o 错误率&误差： n 错误率: 错分样本的占比： n 误差：样本真实输出与预测输出之间的差异 p 训练(经验)误差：训练集上 p 测试误差：测试集 p 泛化误差：除训练集外所有样本 由于事先并不知道新样本的特征，我们只能努力使经验误差最小 化； v 泛化误差越小越好！ v 经验误差是否越小越好？ No! 因为会出现“过拟合”（Overfitting）

经验误差与过拟合 过拟合： 学习器把训练样本学习的“太好”，将训练样本本身的特点 当做所有 样本的一般性质，导致泛化性能下降 口优化目标加正则项 ▣ early stop 口欠拟合： 对训练样本的一般性质尚未学好 ▣决策树：拓展分支 ▣神经网络：增加训练轮数 过拟合是无法彻底避免的，我们只能缓解 电子科技大学研究生《机器学习》课程

电子科技大学研究生《机器学习》课程 经验误差与过拟合 o 过拟合: 学习器把训练样本学习的“太好” ，将训练样本本身的特点 当做所有 样本的一般性质，导致泛化性能下降 p 优化目标加正则项 p early stop o 欠拟合： 对训练样本的一般性质尚未学好 p 决策树:拓展分支 p 神经网络:增加训练轮数 过拟合是无法彻底避免的，我们只能缓解

经验误差与过拟合 过拟合模型分类结果： >不是树叶 树叶训练样本 (误以为树叶必须有锯齿) 新样本 欠拟合模型分类结果： >是树叶 (误以为绿色的都是树叶) 过拟合、欠拟合的直观类比 我门无法直接获得泛化误差，而训练误差又由于过 拟合的存在而不适合作为标准，那现实中如何进行 模型评估与选择呢？ 电子科技大学研究生《机器学习》 课程

电子科技大学研究生《机器学习》课程 经验误差与过拟合 我们无法直接获得泛化误差，而训练误差又由于过 拟合的存在而不适合作为标准，那现实中如何进行 模型评估与选择呢？

大纲 经验误差与过拟合 评估方法 性能度量 比较检验 偏差与方差 电子科技大学研究生《机器学习》课程

电子科技大学研究生《机器学习》课程 大纲 o 经验误差与过拟合 o 评估方法 o 性能度量 o 比较检验 o 偏差与方差

评估方法 通过实险测试来对学习器的泛化误差进行评估并进而做出选 择 我们假设测试集是从样本真实分布中独立采样获得，将测试集 上的测试误差”作为泛化误差的近似，所以测试集要和训练 集中的样本尽量互斥。 关键：怎么获得“测试集”(test set)? 电子科技大学研究生《机器学习》课程

电子科技大学研究生《机器学习》课程 评估方法 通过实验测试来对学习器的泛化误差进行评估并进而做出选 择 我们假设测试集是从样本真实分布中独立采样获得，将测试集 上的“测试误差”作为泛化误差的近似，所以测试集要和训练 集中的样本尽量互斥。 关键：怎么获得“测试集”(test set)?