机器学习笔记1 - 奥卡姆剃刀和没有免费的午餐理论

一、奥卡姆剃刀(Occam’s razor)
奥卡姆剃刀原则主张选择与经验观察一致的最简单假设,是一种常用的、自然科学研究中最基本的原则,即“若有多个假设与观察一直,则选最简单的那个”。
举个例子。假如有一些连续点,可以用二次或更复杂的函数拟合,那么就用二次函数来拟合。
问题是,怎么判断,哪一个假设更“简单”? 这就要用其他机制来来解决了,这个问题也一直困扰者研究者们,因此,对奥卡姆剃刀在机器学习领域的作用,一直存在争议。

二、没有免费的午餐(No Free Lunch Theorem - 简称NLF定理)
通过奥卡姆剃刀,我们确定了选择更简单的假设a作为学习算法,但是由于训练集外的数据样本并不一定符合a,所以a不一定比另一个算法b更好。
从而引伸出,如果简单的学习算法a,它在某些问题上比算法b好,则必然存在另一些问题,b比a的性能要好。
有趣的是,经过数学证明(有兴趣可自行查阅),这个结论对任何算法都成立。

也就是说,无论学习算法a有多聪明,b有多笨拙,他们的期望性能是相同的。这就是NLF定理。

幸运的是,这有一个前提,就是所有问题出现的机会相同,或者所有问题同样重要,才会性能相同。
然而实际情形并不是这样。我们一般要解决的问题都是某个具体任务,不管这个解决方案在其他问题上的性能。

所以NLF定理,让我们清楚认识到,脱离具体问题谈论什么“学习算法更好”是毫无意义的,一个算法无法在所有问题上都表现良好。

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