核技巧(Kernel trick)解析

1. 核方法
Kernel的基本思想是,将低维空间不可分数据映射到高纬度的空间,比如说左图的数据是线性不可分的,


核技巧(Kernel trick)解析
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将数据映射到三维空间,就可以得到线性的分类面
核技巧(Kernel trick)解析
总结:在低维空间线性不可分,映射到高纬空间,线性可分的概率会增大,比如说,数据在一维空间线性可分的难度比二维空间线性可分的难度大,二维空间线性可分的难度比在三维空间线性可分的难度大,以此类推。
2. 核函数
核技巧(Kernel trick)解析
2维空间映射到3维空间的结果是:
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在映射后的空间的内积为:
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3. 核函数在非线性回归中的应用
有训练样本xi,其标定yi, i=1,2…N,欲求解一个回归函数f(z),希望f(xi)=yi,
线性回归:使用线性函数来预测,即核技巧(Kernel trick)解析求解方法有许多种,以脊回归(Ridge Regression)为例,最小化下列函数即可:

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这个最小化问题有闭式解:
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其中,X的第i行为xi,列向量y的第i元素为yi
非线性回归:
使用非线性函数来预测,即f(z)是关于z的非线性函数,非线性函数能够处理线性函数搞不定的分类问题,非线性函数的估计较难,为了提高效率,引入了核方法。
对z进行一个非线性变换ψ,f(z)是变换结果的线性函数:
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w 由训练样本的非线性变换ψ(xi)的线性组合构成:
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两者结合,得到完整形式:
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记κ(xi,xj)=ψ(xi)ψ(xj),称为核函数:
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进一步推导:
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