2. 支持向量机(SVM)和它的运算速率问题

SVM图例
SVM Planes

对于SVM来说,数据点被视为p维向量,而我们试图用(p-1)维超平面分开这些点,即创造所谓的“线性分割器”。为此,我们要选择能够让到每边最近的数据点的距离最大化的超平面。如果存在这样的超平面,则称为最大间隔超平面,而其定义的线性分类器被称为最大间隔分类器,或者叫做最佳稳定性感知器。SVM的学习策略便是间隔最大化,最终可转化为一个凸二次规划问题的求解。

(A Support Vector Machine (SVM) is a discriminative classifier formally defined by a separating hyperplane. In other words, given labeled training data (supervised learning), the algorithm outputs an optimal hyperplane which categorizes new examples.)

遇到线性不可分的情况时,需要使用Kernal投射到高维。其实Kernal函数和SVM可以理解为两个不同的东西,SVM只不过是用到了kernel trick把有些线性不可分的情况变得在高维线性可分(理想上),任何可以用内积计算距离的分类器或者其他的都可以用kernel trick。Kernal函数的好处是把低维空间投影到高维,有些核函数投影到有限维,比如多项式核,有些投影到无穷维,比如RBF。但这只是增大的线性可分的可能性,并不能保证。所以还要进入松弛系数(slash coefficients) 如果形象的理解,就是如果你有N个点,如果N个点分布在N维空间里,那他们肯定是线性可分的(比如2个点在平面上)。所以SVM用kenel的目的就在于此。

参考资料:

http://blog.csdn.net/v_july_v/article/details/7624837

http://docs.opencv.org/2.4/doc/tutorials/ml/introduction_to_svm/introduction_to_svm.html

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一个邮件识别,在Python中运用SVM。运用了几个不同的kernal:linear, poly, rbf,sigmoid,修改了几次数据集大小。

1、1%集,clf = SVC(kernel="linear"):88%正确率,16秒

2、20%集,clf = SVC(kernel="linear"):95%正确率,64秒

3、全集,clf = SVC(kernel="linear"):98%正确率,308秒

1、1%集,clf = SVC(kernel="rbf"):62%正确率,1.8秒

2、20%集,clf = SVC(kernel="linear"):49%正确率,13秒

3、20%集,clf = SVC(kernel="rbf", C = 1000):  94%正确率,11秒

4、20%集,clf = SVC(kernel="rbf", C = 10000):  95%正确率,8秒

5、全集,clf = SVC(kernel="rbf", C = 10000):  99%正确率

在计算效率方面,SVM是通过QP来求解的。基于libsvm的实现时间复杂度在O(d * n^2) ~ O(d * n^3)之间,变化取决于如何使用cache. 所以如果我们内存足够的话那么可以调大cache_size来加快计算速度。其中d表示feature大小,如果数据集合比较稀疏的话,那么可以认为d是non-zero的feature平均数量。libsvm处理数据集合大小最好不要超过10k. 相比之下,liblinear的效率则要好得多,可以很容易训练million级别的数据集合。

kernel函数支持1.linear 2. polynomial 3. rbf 4. sigmoid(tanh). 对于unbalanced的问题,sklearn实现允许指定 1.class_weight 2.sample_weight. 其中class_weight表示每个class对应的权重,这个在构造classifier时候就需要设置。如果不确定的话就设置成为'auto'。sample_weight则表示每个实例对应的权重,这个可以在调用训练方法fit的时候传入。另外一个比较重要的参数是C(惩罚代价),通常来说设置成为1.0就够了。但是如果数据中太多噪音的话那么最好减小一些。

参数方面,可使用GridCV,一种几乎能自动查找最优参数调整的优秀 sklearn 工具。

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