Кіріспе
Машиналық оқытудағы қорытындылау үшін болжамдар Индуктивті бейімділік (оқу бейімділігі деп те аталады) – оқу алгоритмі білім алушының кездеспеген берілген кіріс мәліметтерінен нәтижелерді болжау үшін қолданатын болжамдар жиынтығы. Индуктивті бейімділік – алгоритмге басқа үлгілердің орнына бір үлгіні үйренуге мүмкіндік беретін кез келген нәрсе (мысалы, сызықтық регрессиялық модельдегі үздіксіз функциялардың орнына шешім ағаштарындағы қадамдық функциялар). Оқыну – әлемді байқау және онымен өзара әрекеттесу арқылы пайдалы білімді игеру процесі. Бұл деректерді жақсырақ түсіндіруге немесе жоғары сыйақы алуға күтетін шешімдер кеңістігін іздеуді қамтиды. Бірақ көп жағдайда бірдей жақсы бірнеше шешімдер болады. Индуктивті бейімділік оқу алгоритміне байқалған деректерге тәуелсіз, бір шешімді (немесе түсіндіруді) екіншісінен басым етуге мүмкіндік береді. Машиналық оқытуда белгілі бір мақсатты нәтижені болжауды үйренетін алгоритмдерді құру мақсаты қойылады. Осы мақсатқа жету үшін оқу алгоритміне кіріс және шығыс мәндерінің қатысын көрсететін оқу үлгілері ұсынылады. Содан кейін оқушы жаттығу кезінде көрсетілмеген мысалдарға да дұрыс нәтижеге жуықтама беруі керек. Қосымша болжамдарсыз бұл мәселені шешу мүмкін емес, себебі көрінбеген жағдайлар кездейсоқ нәтижеге ие болуы мүмкін. Мақсатты функцияның сипаты туралы қажетті болжамдар индуктивті бейімділік терминімен сипатталады. Индуктивті бейімділіктің классикалық мысалы – Окамның қырғыш пышағы, ол мақсатты функция туралы ең қарапайым, сәйкес гипотезаның ең жақсы екенін болжайды. Мұнда сәйкес дегеніміз – оқушының гипотезасы алгоритмге берілген барлық мысалдар үшін дұрыс нәтиже береді. Индуктивті бейімділіктің формалды анықтамасына қатысты тәсілдер математикалық логикаға негізделген. Бұл жерде индуктивті бейімділік – оқу деректерімен бірге оқушы жасаған гипотезаны логикалық тұрғыдан қамтитын логикалық формула. Алайда, бұл қатаң формализм көптеген практикалық жағдайларда сәтсіз аяқталады, онда индуктивті бейімділік тек шамамен сипаттау түрінде ғана беріледі (мысалы, жасанды нейрондық желілер жағдайында) немесе мүлдем берілмейді.
The inductive bias (also known as learning bias) of a learning algorithm is the set of assumptions that the learner uses to predict outputs of given inputs that it has not encountered. Inductive bias is anything which makes the algorithm learn one pattern instead of another pattern (e. g. step functions in decision trees instead of continuous function in a linear regression model). Learning is the process of apprehending useful knowledge by observing and interacting with the world. It involves searching a space of solutions for one expected to provide a better explanation of the data or to achieve higher rewards. But in many cases, there are multiple solutions which are equally good. An inductive bias allows a learning algorithm to prioritize one solution (or interpretation) over another, independent of the observed data. In machine learning, one aims to construct algorithms that are able to learn to predict a certain target output. To achieve this, the learning algorithm is presented some training examples that demonstrate the intended relation of input and output values. Then the learner is supposed to approximate the correct output, even for examples that have not been shown during training. Without any additional assumptions, this problem cannot be solved since unseen situations might have an arbitrary output value. The kind of necessary assumptions about the nature of the target function are subsumed in the phrase inductive bias. A classical example of an inductive bias is Occam's razor, assuming that the simplest consistent hypothesis about the target function is actually the best. Here consistent means that the hypothesis of the learner yields correct outputs for all of the examples that have been given to the algorithm. Approaches to a more formal definition of inductive bias are based on mathematical logic. Here, the inductive bias is a logical formula that, together with the training data, logically entails the hypothesis generated by the learner. However, this strict formalism fails in many practical cases, where the inductive bias can only be given as a rough description (e. g. in the case of artificial neural networks), or not at all.
Түрлері
Келесіде машиналық оқыту алгоритмдеріндегі жиі кездесетін индукциялық бейімділіктердің тізімі келтірілген. Ең жоғары шартты тәуелсіздік: егер гипотезаны Байес аясында қарастыру мүмкін болса, шартты тәуелсіздікті барынша арттыруға тырысыңыз. Бұл Наив Бейс жіктегішінде қолданылатын бейімділік. Минималды кросс-валидация қатесі: гипотезалардың арасынан таңдау жасағанда, ең төменгі кросс-валидация қатесіне ие гипотезаны таңдаңыз. Кросс-валидация бейімділіксіз болып көрінсе де, "тегін түскі ас жоқ" теоремалары кросс-валидацияның міндетті түрде бейімді екенін көрсетеді, мысалы, деректердің ретінде кодталған ақпараттың жоқтығын болжау. Ең үлкен аралық: екі класс арасында шекара жүргізгенде, шекараның енін барынша кеңейтуге тырысыңыз. Бұл қолдаушы векторлық машиналарда қолданылатын бейімділік. Бұл болжам бойынша, әртүрлі класстар кең шекаралармен бөлінеді. Минималды сипаттама ұзындығы: гипотеза құрастырғанда, гипотезаның сипаттамасының ұзындығын барынша азайтуға тырысыңыз. Минималды белгілер саны: белгінің пайдалы екеніне нақты дәлелдер болмаса, оны жою керек. Бұл белгілерді таңдау алгоритмдерінің негізгі болжамы. Ең жақын көршілер: белгі кеңістігіндегі кішкентай аудандағы жағдайлардың көпшілігі бір классқа жатады деп есептеңіз. Классы белгісіз жағдай үшін, оның жақын аудандағы көпшілікпен бірдей классқа жататынын болжаңыз. Бұл k ең жақын көршілер алгоритмінде қолданылатын бейімділік. Бір-біріне жақын жағдайлар бір классқа жатады деген болжам бар.
Бөлшектің ауысуы
Көптеген оқу алгоритмдерінің тұрақты қателіктері болғанымен, кейбір алгоритмдер дерек көлемі арта келе қателігін өзгертуге арналған. Бұл қателіктен құтылуға көмектеспейді, себебі қателікті өзгерту процесінің өзі де қателікке ие болуы тиіс.