模型評(píng)估主要分為離線評(píng)估和在線評(píng)估兩個(gè)階段

針對(duì)分類、排序、回歸、序列預(yù)測(cè)等不同類型的機(jī)器學(xué)習(xí)問(wèn)題，評(píng)估指標(biāo)的選擇也有所不同

一、評(píng)估指標(biāo)的局限性

1、準(zhǔn)確率的局限性

當(dāng)不同類別的樣本比例非常不均衡時(shí)，占比大的類別往往成為影響準(zhǔn)確率的最主要因素

2、準(zhǔn)確率與召回率權(quán)衡

精確率：指分類正確的正樣本個(gè)數(shù)占分類器判定為正樣本的樣本個(gè)數(shù)比例

召回率：分類正確的正樣本個(gè)數(shù)占真正的正樣本個(gè)數(shù)的比例

為了評(píng)估一個(gè)排序模型的好壞，不僅要看模型在不同的TopN下的PrecisionN和RecallN，而且最好繪制出模型的P-R曲線，只有通過(guò)P-R曲線的整體表現(xiàn)，才能對(duì)模型進(jìn)行更為全面的評(píng)估。除此之外，F1和ROC也能綜合地反映一個(gè)模型的性能。

3、均方根誤差

RMSE經(jīng)常被用來(lái)衡量回歸模型的好壞

RMSE的意外：無(wú)論采用哪種回歸模型，得到的RMSE指標(biāo)都非常高，然而事實(shí)是，模型在95%的時(shí)間區(qū)間內(nèi)的預(yù)測(cè)誤差小于1%，取得不錯(cuò)的預(yù)測(cè)效果。那么造成RMSE指標(biāo)居高不下的最可能的原因是什么？

在實(shí)際問(wèn)題中，如果存在個(gè)別偏離程度非常大的離群點(diǎn)，即使離群點(diǎn)數(shù)量非常少，也會(huì)使RMSE指標(biāo)變得很差

解決方法：

1）如果認(rèn)為離群點(diǎn)是噪聲點(diǎn)的話，就需要在數(shù)據(jù)預(yù)處理的階段把這些噪聲點(diǎn)過(guò)濾掉

2）如果不認(rèn)為離群點(diǎn)是噪聲點(diǎn)的話，就需要進(jìn)一步提高模型的預(yù)測(cè)能力，將離群點(diǎn)產(chǎn)生的機(jī)制建模進(jìn)去

3）可以找一個(gè)更合適的指標(biāo)來(lái)評(píng)估該模型(關(guān)于評(píng)估指標(biāo)，其實(shí)存在比RMSE更好的魯棒性指標(biāo)，比如平均絕對(duì)百分比誤差MAPE)

二、ROC曲線

二值分類器是機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域中最常見(jiàn)也是應(yīng)用最廣泛的分類器。評(píng)價(jià)二值分類器的指標(biāo)很多，比如precision、recall、F1 score、P-R曲線等。ROC曲線則有很多優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)常作為評(píng)估二值分類器最重要指標(biāo)之一

1、什么是ROC曲線？

ROC曲線的橫坐標(biāo)為假陽(yáng)性率(FPR)，縱坐標(biāo)為真陽(yáng)性率(TPR)。FPR和TPR計(jì)算方法分別為FPR＝ FP/N ，TPR＝ TP/P

P為真實(shí)的正樣本數(shù)量，N為真實(shí)的負(fù)樣本數(shù)量，TP是P個(gè)正樣本中被分類器預(yù)測(cè)為正樣本的個(gè)數(shù)，FP是N個(gè)負(fù)樣本中被分類器預(yù)測(cè)為正樣本的個(gè)數(shù)

舉個(gè)例子：10個(gè)患者，其中3位感冒，另外7位沒(méi)有感冒。醫(yī)院對(duì)這10個(gè)患者進(jìn)行診斷，診斷出3位感冒者，有2位確實(shí)是真正的患者(TP=2),那么真陽(yáng)性率TPR＝TP/P＝2/3。對(duì)于7位正常者，有一位患感冒(FP=1)，那么假陽(yáng)性率FPR＝ FP/N＝1/7。對(duì)于這個(gè)分類器來(lái)說(shuō)，這組分類結(jié)果就對(duì)應(yīng)ROC曲線上的一個(gè)點(diǎn)(1/7,2/3)

2、如何計(jì)算AUC?

AUC指的是ROC曲線下的面積大小，該值能夠量化地反映基于ROC曲線衡量出的模型性能

3、ROC曲線相比P-R曲線有什么特點(diǎn)？

相比P－R曲線，ROC曲線有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)正負(fù)樣本的分布發(fā)生變化時(shí)，ROC曲線的形狀能夠基本保持不變，而P-R曲線的形狀一般會(huì)發(fā)生劇烈的變化

若選擇不同的測(cè)試集，而ROC曲線則能夠更加穩(wěn)定地反映模型本身的好壞

如果希望更多的看到模型在特定數(shù)據(jù)集上的表現(xiàn)，P－R曲線則能夠更直觀地反映其性能

三、余弦距離的應(yīng)用

在模型訓(xùn)練過(guò)程中，我們也在不斷的評(píng)估樣本間的距離，如何評(píng)估樣本距離也是定義優(yōu)化目標(biāo)和訓(xùn)練方法的基礎(chǔ)

1、為什么一些場(chǎng)景中要使用余弦相似度而不是歐式距離？

余弦相似度關(guān)注的是向量角度關(guān)系，并不關(guān)心它們的絕對(duì)大小。當(dāng)一對(duì)文本相似度的長(zhǎng)度差距很大，但是內(nèi)容很相近時(shí)，若果使用詞頻或此向量作為特征，它們?cè)谔卣骺臻g中的歐式距離通常很大；而如果使用余弦相似度的話，它們之間的夾角可能很小，因而相似度很高

總體來(lái)說(shuō)，歐式距離體現(xiàn)數(shù)值上的絕對(duì)差異，而余弦距離體現(xiàn)在方向上的相對(duì)差異

2、余弦距離是否是一個(gè)嚴(yán)格定義的距離？

距離的定義必須滿足正定性、對(duì)稱性、三角不等式成立，則該實(shí)數(shù)可稱為這對(duì)元素之間的距離

余弦距離滿足正定性和對(duì)稱性，但是不滿足三角不等式，因此它不是嚴(yán)格定義的距離

四、A/B測(cè)試的陷阱

A/B測(cè)試是驗(yàn)證新模塊、新功能、新產(chǎn)品是否有效，新算法、新模型的效果是否有提升，新設(shè)計(jì)是否受到用戶歡迎，新更改是否影響用戶體驗(yàn)的主要測(cè)試方法

1、在對(duì)模型進(jìn)行過(guò)充分的離線評(píng)估之后，為什么還要進(jìn)行在線A/B測(cè)試？

需要在線的A/B測(cè)試的原因如下：

1）離線評(píng)估無(wú)法完全消除模型過(guò)擬合的影響，因此得出離線評(píng)估結(jié)果無(wú)法完全替代線上評(píng)估結(jié)果

2）離線評(píng)估無(wú)法完全還原線上的工程環(huán)境

3）線上系統(tǒng)的某些商業(yè)指標(biāo)在離線評(píng)估中無(wú)法計(jì)算

2、如何進(jìn)行線上A/B測(cè)試？

進(jìn)行A/B測(cè)試的主要手段是進(jìn)行用戶分桶，即將用戶分成實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，對(duì)實(shí)驗(yàn)組的用戶用新模型，對(duì)對(duì)照組的用戶用舊模型，在分桶的過(guò)程中，保證樣本的獨(dú)立性和采樣方式的無(wú)偏性，獨(dú)立性：每個(gè)用戶只能分一個(gè)桶，無(wú)偏性：隨機(jī)選擇用戶uid

3、如何劃分實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組？

如果新研發(fā)的推薦模型是A,A上線之前正在使用的推薦模型是B，怎樣通過(guò)A／B測(cè)試來(lái)驗(yàn)證推薦新模型的效果：

正確做法是將所有用戶根據(jù)用戶id的個(gè)位數(shù)劃分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，分別測(cè)試A和B模型，這樣才可驗(yàn)證A的效果

五、模型評(píng)估的方法

1、在模型評(píng)估過(guò)程中，有那些主要的驗(yàn)證方法？

Holdout檢驗(yàn)（劃分?jǐn)?shù)據(jù)一般按照7:3，訓(xùn)練和測(cè)試，劃分?jǐn)?shù)據(jù)存在隨機(jī)性）

交叉檢驗(yàn)(幾次交叉驗(yàn)證的平均值作為最終的評(píng)估指標(biāo))

自助法：樣本規(guī)模比較小，適合用自助法(n次隨機(jī)采樣，有的被抽出過(guò)，有的沒(méi)被抽出過(guò)作為驗(yàn)證集)，有公式證明對(duì)n個(gè)樣本進(jìn)行n次自助抽樣，當(dāng)n比較大時(shí)，大約有36.8%的數(shù)據(jù)從未被抽取過(guò)

六、超參數(shù)調(diào)優(yōu)

主要方法：

1、網(wǎng)格搜索? 2、隨機(jī)搜索? 3、貝葉斯優(yōu)化算法

七、過(guò)擬合和欠擬合

過(guò)擬合就是模型在訓(xùn)練集合效果比較好，測(cè)試集合或新數(shù)據(jù)效果比較差

欠擬合模型在訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)效果都不好

解決過(guò)擬合：

1、獲取更多訓(xùn)練數(shù)據(jù)

2、降低模型復(fù)雜度

3、添加正則化方法

4、集成學(xué)習(xí)方法，如bagging方法

解決欠擬合：

1、增加特征

2、增加模型復(fù)雜度

3、減小正則化參數(shù)

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的模型评估(笔记)的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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