SVM: 实际中使用SVM的一些问题

使用SVM包来求θ,选择C与核函数

我们使用已经编写好的软件包（这些软件包效率高，用得多，是经无数人证明已经很好的可以使用的软件包）来求θ，而不是自己去编写软件来求它们（就像我们现在很少编写软件来求x^½）.经常使用的是liblinear和libsvm

虽然不用我们自己来写optimize函数，但是需要我们确定的是要选择C（cost function里面bias与variance权衡的参数=1/λ）,以及选择什么样的kernel函数。

一种选择是不使用kernel(也称为linear kernel),直接使用x: 这种情况是当我们的n很大（即维度很高，features很多）但是训练样本却很少的情况下，我们一般不希望画出很复杂的边界线(因为样本很少，画出很复杂的边界线就会过拟合)，而是用线性的边界线。

一种选择是使用Gaussian kernel： 这种情况需要确定σ²(平衡bias还是variance)。这种情况是当x的维度不高，但是样本集很多的情况下。如上图中，n=2,但是m却很多，需要一个类似于圆的边界线。(即需要一个复杂的边界)

如果features的范围差别很大，在执行kernel之前要使用feature scaling

我们需要自己编写kernel函数，当然许多SVM都包含了高斯kernel和linear kernel(因为这两个是最常见的)；自己编写kernel函数时，将x1,x2(landmarks)做为输入，输出features f(f1,f2.........fm)

在使用高斯kernel时，如果features之间的范围相差太大，要先做feature scaling。因为如果不做feature scaling 的话，在求范数时，则范数主要取决于大的数值的features，而不会去关注小数值的features,这样导致不均衡。如房子价格的预测，有面积与房间个数的话，则范数主要与房子的面积相关，因为房间个数对于范数的贡献太小。

成为有效的kernels需要满足的条件以及其它的一些kernel函数

我们最常用的是高斯kernel和linear kernel(即不使用kernel),但是需要注意的是不是任何相似度函数都是有效的核函数，它们(包括我们常使用的高斯kernel)需要满足一个定理（默塞尔定理）,这是因为SVM有很多数值优化技巧，为了有效地求解参数Θ，需要相似度函数满足默塞尔定理，这样才能确保SVM包能够使用优化的方法来求解参数Θ。

一些其它可能会被用到的kernels（很少使用）: 多项式核函数,将x与l(landmark)的内积做为一种相似度的度量，如上图所示，它的一般形式为(x^Tl+constant)^degree,有两个参数，一个是constant,一个是degree。多项式核函数一般会要求x与l都是非负的，这样它们的内积才是正的

一些更少用到的核函数：字符串核函数-如果你输入的数据为字符串的话，有时会用到这个核函数，来比较两个对象之间的相似度。卡方核函数，直方图交叉核函数。

我们基本上很少用到这些核函数（用得最多的是高斯kernel与linear kernel），但是碰到它们时，要知道它们为核函数的定义.

SVM中的多分类问题

当我们遇到多分类的问题时，如何有效地画出多分类的边界呢？

大多数的SVM都已经内置了多分类问题的软件包，我们可以直接使用。

另一种方法时使用one-vs.-all方法（参考之前的），训练K个SVM（如果有K个分类的话），这样得出K个参数θ向量（每一个参数θ都是将这一类与其它类分别时所求的θ），然后预测时选择最大时的θ^Tx所表示的那个class

logistic regression/SVM/神经网络比较

我们将logistic regression的cost function进行了修改得出了SVM，那么我们在什么情况下应该使用什么算法呢？

如果我们的features要比样本数要大的话（如n=10000,m=10-1000）,我们使用logistic regression或者linear kernel,因为在样本较少的情况下，我们使用线性分类效果已经很好了，我们没有足够多的样本来支持我们进行复杂的分类。

如果n较小，m大小适中的话，使用SVM with Gaussion kernel.如我们之前讲的有一个二维（n=2）的数据集，我们可以使用高斯核函数很好的将正负区分出来.

如果n较小，m非常大的话，会创建一些features,然后再使用logistic regeression 或者linear kernel。因为当m非常大的话，使用高斯核函数会较慢

logistic regeression 与linear kernel是非常相似的算法，如果其中一个适合运行的话，那么另一个也很有可能适合运行。

我们使用高斯kernel的范围很大，当m多达50000,n在1-1000(很常见的范围)，都可以使用SVM with 高斯kernel,可以解决很多logistic regression不能解决的问题。

神经网络在任何情况下都适用，但是有一个缺点是它训练起来比较慢，相对于SVM来说

SVM求的不是局部最优解，而是全局最优解

相对于使用哪种算法来说，我们更重要的是掌握更多的数据，如何调试算法（bias/variance），如何设计新的特征变量，这些都比是使用SVM还是logistic regression重要。

但是SVM是一种被广泛使用的算法，并且在某个范围内，它的效率非常高，是一种有效地学习复杂的非线性问题的学习算法。

logistic regression,神经网络，SVM这三个学习算法使得我们可以解决很多前沿的机器学习问题。