机器学习中的过拟合和欠拟合

过拟合预防、欠拟合预防、模型泛化技术
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过度拟合和欠拟合是机器学习模型中的常见问题,影响其很好地推广到新的、未见过的数据的能力。

当模型不仅学习训练数据中的基本模式,而且还学习数据中存在的噪声和随机波动时,就会发生过度拟合。因此,该模型在训练数据上表现得非常好,但无法泛化新的、未见过的数据,因为它本质上记住了训练集

另一方面,当模型太简单而无法捕获训练数据中的潜在模式时,就会发生欠拟合。它不仅在训练数据上表现不佳,而且在新数据上也表现不佳,因为它无法学习数据中存在的关系和复杂性。

如何防止过拟合和欠拟合

  • 交叉验证:使用 k 折交叉验证等技术来评估模型在不同数据子集上的性能。它有助于估计模型推广到新数据的效果。

  • 训练测试分割:将数据分割成单独的训练和测试集。在训练集上训练模型并评估其在测试集上的性能。这有助于评估模型对未见数据的推广效果。

  • 特征选择/减少:通过仅选择最相关的特征或使用主成分分析 (PCA) 等技术来降低数据的维度,从而降低模型的复杂性。

  • 正则化:L1 或 L2 正则化等技术会增加模型目标函数复杂性的惩罚,防止模型过于紧密地拟合数据中的噪声。

  • 集成方法:组合多个模型以减少过度拟合和欠拟合。 bagging、boosting 或 stacking 等技术使用多个模型来提高整体性能和泛化能力。

  • 超参数调整:使用网格搜​​索随机搜索等技术调整模型超参数(如学习率、决策树中的树深度等),以找到平衡偏差的最佳配置和方差。

  • 早期停止:在训练期间监控模型在验证集上的性能,并在性能开始下降时停止训练过程,从而防止过度拟合。

  • 更多数据:增加数据量可以通过提供更多样化和更具代表性的基础分布样本来帮助模型更好地泛化。

在模型复杂性和泛化性之间找到适当的平衡对于防止过度拟合和欠拟合至关重要,这些技术有助于实现这种平衡。


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