SVM——对偶支持向量机

来源:互联网 发布:cmip5数据介绍 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 09:35

SVM——对偶支持向量机
1.之前谈了线性支持向量机的具体求解过程,可以化简到这个式子:
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这个式子带有条件的最小化问题可以用二次规划方式来求解。
2.现在有一种新的方式来对此公式继续化简,对于上面的式子,我们可以定义一个拉格朗日多项式,即:
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那么SVM就可以写成仙最大化拉格朗日多项式,再最小化。为什么可以这样写呢,因为如果b跟w不满足第一张图中的条件,那么再最大化是alpha会重点内容趋于无限大;如果b跟w满足条件,alpha就会等于0,那么max那一项的结果就自然等于图一中的那一项。那么我们在minimize括号中的最大化拉格朗日项的时候会自动忽略区域无穷大,也就是不满足图一中条件的那一项。所以此时,上次讲的线性支持向量机现在可以转化为这样:
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3.因为式中的alpah是挑选的最大的那一项再做得最小化,所以当我们随便选取alpha不最大化时会有这个式子:
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因为任何的α^‘都会小于等左边的式子,所以即使是取最大值同样会满足,这个就是拉格朗日对偶问题:
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4.那么现在求解SVM是要通过右边的式子,但是右边的式子不太好解,且括号里面要取最大,如果是求解左边那个式子就会相对简单点了,因为min到了里面,我们可以用梯度下降法直接求出最优b跟w。但问题在于是大于等于,并不是等于,所以二者并不等价,那么此时会出现一个强对偶关系:
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当式子满足这三条关系的时候,就可以自动等价了,第一条是求解问题是凸函数,第二个是有解,也就是样本线性可分的。
5.那么现在现在变成了解决拉格朗日对偶问题:
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此时对于w没有任何条件,非常自由。先看括号中的最小化问题,之前谈到过解决这种问题的方法,就是梯度下降法,梯度下降法的核心就是让对于所有变量参数的偏导都等于0,那么就可以说找到了最优解,所以此时式子可以继续化简,首先对b求偏导可以得出:
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紧接着对Wi求偏导:
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得出这两个条件后,我们可以继续将拉格朗日对偶问题继续化简为:
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6.此时的问题就是解决max后面关于alpha的多项书的问题,这就是简化版的拉格朗日对偶问题。根据这个公式就可以求解出最好的alpha,并且根据KKT理论,只有当满足这些条件时,对偶问题的化简才会成立:
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此时,我们将alpha大于0的点叫做support vector,就是支持向量,支持向量就是离分类面最近的线,跟之前不一样的是要alpha大于0,而不仅仅是在分类边界上了:
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7.求解出最好的alpha后我们就可以通过对偶问题的三个条件来求解我们真正想要的w跟b了,它们才是决定分类面的重要参数,在算的时候也只用support vector来计算b跟w,其他的点不用管:
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8.那么此时可以发现,SVM和PLA(感知机)有点类似,SVM是原始资料在support vector上的一个线性组合,而PLA是原始资料在犯错的点上的线性组合,PLA就是在每次犯错之后进行相加,所以总结来说,SVM就是用support vector来表现,而PLA用犯错的点来表现:
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