标签:phi right GLM eta 广义 线性 theta log
GLM 是什么
GLM 是一种模型,或者说是建模方法,使用 GLM,可以让把现实中的问题转化为机器学习需要的形式,也就是确定自己需要的假设函数 \(h_{\theta}(x)\),从而推出推出所需的最优化目标。需要注意的是,GLM 只能对那些服从指数分布族的问题建模。
什么是指数分布族 The exponential family
指数分布族是指一类特殊的概率分布,这些分布都可以被写成
\[p(y;n)=b(y)exp(\eta ^TT(y)-a(\eta)) \]的形式。
许多常见的分布都属于指数分布族,也就是说,他们可以改写成上面这种形式。
比如,伯努利分布 \(Y\sim Bernoulli(\phi)\):
\[\begin{aligned} p(y;\phi)&=\phi ^y(1-\phi)^{1-y} \\ &=\exp(y\log(\phi)+(1-y)\log(1-\phi))\\ &=\exp\left(\left(\log\left(\frac{\phi}{1-\phi}\right)\right)y+\log(1-\phi)\right) \end{aligned}\]其中,
\[\begin{aligned} T(y)&=y \\ \eta&=\log \left(\frac{\phi}{1-\phi}\right) \\ a(\eta)&=-\log(1-\phi) \\ &=\log(1+e^\eta) \\ b(y)&=1 \end{aligned}\]如何使用 GLM 构建模型
GLM 模型的核心其实就是三个假设:
- \(y\mid x;\theta\sim \mathrm{ExpotentialFamily}(\eta)\)
- 给定 \(x\)(也就是特征),我们预测的目标是 \(T(y)\) 的期望,通常情况下有 \(T(y)=y\),所以我们的假设函数就是 \(h(x)=\mathrm{E}\left[y\mid x\right]\)。
- 参数 \(\eta\) 和输入 \(x\) 是线性关系:\(\eta = \theta ^T x\)
举个例子
我们下面用一个简单的二分类问题来举个例子:
一个射击运动员,在距离 \(x\) 处的命中率 \(y\) 服从伯努利分布 \(\mathrm{B}(\phi)\)。
从刚才的推导可以得出:
\[\begin{aligned} h_\theta(x)&=\mathrm{E}\left[y\mid x;\theta\right] \\ &=\phi \\ &=1/(1+e^{-\eta}) \\ &=1/(1+e^{-\theta ^T x}) \end{aligned}\]正好就是 Logistic 回归的形式!
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