SVM支持向量机的基本原理

SVM支持向量机的基本原理

对于很多分类问题，例如最简单的，一个平面上的两类不同的点，如何将它用一条直线分开？在平面上我们可能无法实现，但是如果通过某种映射，将这些点映射到其它空间（比如说球面上等），我们有可能在另外一个空间中很容易找到这样一条所谓的“分隔线”，将这些点分开。

SVM基本上就是这样的原理，但是SVM本身比较复杂，因为它不仅仅是应用于平面内点的分类问题。SVM的一般做法是：将所有待分类的点映射到“高维空间”，然后在高维空间中找到一个能将这些点分开的“超平面”，这在理论上是被完全证明了是成立的，而且在实际计算中也是可行的。

但是仅仅找到超平面是不够的，因为在通常的情况下，满足条件的“超平面”的个数不是唯一的。SVM需要的是利用这些超平面，找到这两类点之间的“最大间隔”。为什么要找到最大间隔呢？我想这与SVM的“推广能力”有关，因为分类间隔越大，对于未知点的判断会越准确，也可以说是“最大分类间隔”决定了“期望风险”，总结起来就是：SVM要求分类间隔最大，实际上是对推广能力的控制。

我想说到SVM的基本原理，有两个概念不能不提到，一个就是上面说到的“最大分类间隔面”，另一个是关于“VC”的概念。最大分类间隔面比较好懂，从字面上也能知道它的大致含义。但是VC维的概念，我有必要在这里着重说一下。

VC维（Vapnik-Chervonenkis
Dimension）的概念是为了研究学习过程一致收敛的速度和推广性，由统计学习理论定义的有关函数集学习性能的一个重要指标。

传统的定义是：对一个指标函数集，如果存在H个样本能够被函数集中的函数按所有可能的2的K次方种形式分开，则称函数集能够把H个样本打散；函数集的VC维就是它能打散的最大样本数目H。若对任意数目的样本都有函数能将它们打散，则函数集的VC维是无穷大，有界实函数的VC维可以通过用一定的阀值将它转化成指示函数来定义。

VC维反映了函数集的学习能力，VC维越大则学习机器越复杂（容量越大），遗憾的是，目前尚没有通用的关于任意函数集VC维计算的理论，只对一些特殊的函数集知道其VC维。例如在N维空间中线形分类器和线形实函数的VC维是n+1。

好了，说了很多关于支持向量机的东东，我想如果要想对它有比较全面的认识的话，必须花大量的时间去深入研究。不过正是因为SVM在应用方面有很广阔的前景，所以目前有很多人在关注着这个问题。我是抱着一种学习的心态，希望能够和更多的人共同交流。

经过大概一个多月的努力，我用MATLAB实现了SVM的基本功能，做出了软件的雏形，不过因为公司网站建设的缘故，所以对SVM的应用研究也暂时告以段落。不过在不远的将来，公司将在这方面会有更大的投入，研发部门将对这个新的课题进行深入的研究。