2.3 logistic回归损失函数

本文深入探讨logistic回归模型中的损失函数和成本函数。介绍了logistic回归的目标是找到使得预测值y^接近实际值y的参数w和b。损失函数采用-(y*log(y^)+(1-y)log(1-y^)),而非误差平方,因为它能确保优化问题为凸优化,利于梯度下降法寻找全局最优解。成本函数则是单个样本损失函数的平均值,用于评估模型整体性能。通过最小化成本函数,训练logistic回归模型。下节将介绍logistic回归与神经网络的关系。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

为了训练logistic回归模型的参数w以及b,需要定义一个成本函数。

让我们来看一下。用logistic回归来训练的成本函数。

一、扼要重述

回忆一下,这张幻灯片的函数,你的输出y^=sigmoid(w^Tx+b),这里定义为sigmoid(z)。

为了让模型来通过学习调整参数,要给一个m个样本的训练集。很自然地,你想通过在训练集,找到参数w和b,来得到你的输出,对训练集中预测值,将它写成y^(l),我们希望它会接近于在训练集中的y^(i)值。

为了让上面的方程更详细一些,需要说明上面这些定义的y^,是对一个训练样本x来说的,对于每一个训练样本,使用这样带有括号的上标。方便引用说明,还有区分样本。

<think>好的,我现在需要回答用户关于Pairwise如何计算损失函数的问题。首先,我得回忆一下Pairwise损失函数的基本概念和应用场景。Pairwise主要用于排序学习(Learning to Rank),它通过比较文档对之间的顺序差异来训练模型。常见的损失函数包括Pairwise Hinge Loss、Pairwise Logistic Loss等。 接下来,我需要确定用户的需求。用户可能想了解Pairwise损失函数的计算方式、数学表达式以及具体应用。他们可能希望有一个清晰的步骤解释,或者实际例子来理解这个过程。 然后,我需要组织回答的结构。首先解释Pairwise的基本思想,即比较两个文档的相关性差异。然后介绍常见的几种损失函数,分别给出数学公式,并用例子说明计算过程。同时要注意使用正确的LaTeX格式,行内公式用$...$,独立公式用$$...$$,并且确保语法正确。 在具体内容方面,需要涵盖以下几点: 1. Pairwise损失函数的目的是让模型学会正确排序文档对。 2. 不同的损失函数如何衡量预测得分真实顺序的差异。 3. 每个损失函数的公式及其特点,比如Hinge Loss的间隔概念,Logistic Loss的概率解释。 4. 可能的示例,假设两个文档的得分和真实相关性,计算损失值。 5. 应用场景和可能的挑战,比如对噪声数据的敏感性。 需要检查是否有遗漏的重要点,例如是否提到Triplet Loss,或者是否要比较Pointwise、Pairwise、Listwise的区别?不过用户的问题集中在Pairwise的损失函数计算上,可能不需要扩展到其他方法。 另外,注意用中文解释,避免术语混淆。例如,正确翻译“margin”为“间隔”或“边距”,并确保公式中的符号说明清楚,比如s_i和s_j代表两个文档的模型预测得分,y是真实标签(+1或-1)。 最后,确保每个步骤和公式都符合用户给定的格式要求,特别是LaTeX的正确使用。例如,独立公式要单独成段,行内公式用$包围,检查积分符号是否正确等。 可能还需要验证示例中的计算是否正确。例如,在Hinge Loss的例子中,如果预测得分差为0.5,真实标签y=+1,那么损失应该是max(0, 1 - 0.5) = 0.5。这部分是否正确? 总结,整个思考过程需要确保回答准确、结构清晰,并且符合用户指定的格式要求,同时用中文自然流畅地表达出来。</think>Pairwise损失函数常用于排序学习(Learning to Rank),核心思想是通过**比较文档对的顺序差异**来优化模型。以下是关键步骤和常见损失函数的计算方式: --- ### 1. **基本概念** - **输入**:一对文档 $(i, j)$,其中 $i$ 应比 $j$ 更相关(标注为 $y=1$,否则 $y=-1$)。 - **模型输出**:模型对两个文档的预测得分 $s_i$ 和 $s_j$。 - **目标**:让 $s_i - s_j$ 的差值真实顺序一致。 --- ### 2. **常见Pairwise损失函数** #### (1) **Pairwise Hinge Loss** - **公式**: $$ L = \max\left(0, 1 - y \cdot (s_i - s_j)\right) $$ - **逻辑**: - 若真实顺序正确($y=1$),要求 $s_i - s_j \geq 1$,否则产生损失。 - 若顺序错误($y=-1$),要求 $s_j - s_i \geq 1$。 - **示例**: - 假设 $s_i = 2.3$,$s_j = 1.8$,真实标签 $y=1$。 - 计算:$1 - (2.3 - 1.8) = 0.5$,损失为 $\max(0, 0.5) = 0.5$。 #### (2) **Pairwise Logistic Loss** - **公式**: $$ L = \log\left(1 + e^{-y \cdot (s_i - s_j)}\right) $$ - **逻辑**:将得分差异转化为概率(类似逻辑回归),惩罚差异标签不一致的情况。 - **示例**: - 若 $y=1$ 且 $s_i - s_j = 0.5$,则损失为 $\log(1 + e^{-0.5}) \approx 0.47$。 #### (3) **RankNet Loss** - **公式**: $$ L = -\bar{P}_{ij} \log P_{ij} - (1 - \bar{P}_{ij}) \log (1 - P_{ij}) $$ - 其中 $P_{ij} = \frac{1}{1 + e^{-(s_i - s_j)}}$,$\bar{P}_{ij}$ 是真实顺序的概率(例如 $\bar{P}_{ij}=1$ 表示 $i$ 比 $j$ 相关)。 - **逻辑**:通过交叉熵衡量预测排序概率真实分布的差异。 --- ### 3. **计算步骤总结** 1. **输入文档对**:选择需要比较的两个文档 $(i, j)$ 及其真实顺序标签 $y$。 2. **模型预测得分**:计算模型对两个文档的得分 $s_i$ 和 $s_j$。 3. **计算差异**:求 $s_i - s_j$,结合标签 $y$ 判断顺序是否正确。 4. **代入损失函数**:根据选择的损失函数(如Hinge/Logistic)计算具体损失值。 5. **反向传播**:通过梯度下降更新模型参数。 --- ### 4. **特点挑战** - **优点**:直接优化排序结果,比Pointwise方法更符合实际需求。 - **缺点**: - 计算复杂度高(需遍历所有文档对)。 - 对噪声标签敏感(错误标注的文档对会影响训练)。 --- ### 示例代码(伪代码) ```python # 假设模型得分 scores = [s_i, s_j],标签 y = 1 或 -1 def pairwise_hinge_loss(s_i, s_j, y): margin = 1.0 diff = s_i - s_j loss = max(0, margin - y * diff) return loss ``` 实际应用中,TensorFlow或PyTorch等框架已内置这些损失函数(如`MarginRankingLoss`)。
评论 1
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值