当前位置:首页 > 智能硬件 > 人工智能AI
[导读]   机器学习必将会设计算法的优化问题,主要是实现Platt SMO算法,那么,下面本文对SVM的优化进行了介绍,主要实现了Platt SMO算法优化SVM模型,并尝试使用遗传算法框架GAFT对初

  机器学习必将会设计算法的优化问题,主要是实现Platt SMO算法,那么,下面本文对SVM的优化进行了介绍,主要实现了Platt SMO算法优化SVM模型,并尝试使用遗传算法框架GAFT对初始SVM进行了优化。

  SMO中启发式选择变量

  在SMO算法中,我们每次需要选取一对α来进行优化,通过启发式的选取我们可以更高效的选取待优化的变量使得目标函数下降的最快。

  针对第一个α1和第二个α2 Platt SMO采取不同的启发式手段。

  第一个变量的选择

  第一个变量的选择为外循环,与之前便利整个αα列表不同,在这里我们在整个样本集和非边界样本集间进行交替:

  首先我们对整个训练集进行遍历, 检查是否违反KKT条件,如果改点的αiαi和xi,yixi,yi违反了KKT条件则说明改点需要进行优化。

  Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件是正定二次规划问题最优点的充分必要条件。针对SVM对偶问题,KKT条件非常简单:

  

  在遍历了整个训练集并优化了相应的α后第二轮迭代我们仅仅需要遍历其中的非边界α。 所谓的非边界α就是指那些不等于边界0或者C的α值。 同样这些点仍然需要检查是否违反KKT条件并进行优化。

  之后就是不断地在两个数据集中来回交替,最终所有的α都满足KKT条件的时候,算法中止。

  为了能够快速选取有最大步长的α,我们需要对所有数据对应的误差进行缓存,因此特地写了个SVMUTIl类来保存svm中重要的变量以及一些辅助方法:

  

  下面为第一个变量选择交替遍历的大致代码,相应完整的Python实现(完整实现见https://github.com/PytLab/MLBox/blob/master/svm/svm_platt_smo.py):

  

  第二个变量的选择

  SMO中的第二个变量的选择过程为内循环,当我们已经选取第一个α1之后,我们希望我们选取的第二个变量α2优化后能有较大的变化。根据我们之前推导的式子

  

  可以知道,新的α2的变化依赖于|E1−E2|, 当E1为正时, 那么选择最小的Ei作为E2,通常将每个样本的Ei缓存到一个列表中,通过在列表中选择具有|E1−E2|的α2来近似最大化步长。

  有时候按照上述的启发式方式仍不能够是的函数值有足够的下降,这是按下述步骤进行选择:

  在非边界数据集上选择能够使函数值足够下降的样本作为第二个变量

  如果非边界数据集上没有,则在整个数据仅上进行第二个变量的选择

  如果仍然没有则重新选择第一个α1

  第二个变量选取的Python实现:

  

  KKT条件允许一定的误差

  在Platt论文中的KKT条件的判断中有一个tolerance允许一定的误差,相应的Python实现:

  

  关于Platt SMO的完整实现详见:https://github.com/PytLab/MLBox/blob/master/svm/svm_platt_smo.py

  针对之前的数据集我们使用Platt SMO进行优化可以得到:

  

  将分割线和支持向量可视化:

  

  可见通过Platt SMO优化出来的支持向量与简化版的SMO算法有些许不同。

  使用遗传算法优化SVM

  由于最近自己写了个遗传算法框架,遗传算法作为一个启发式无导型的搜索算法非常易用,于是我就尝试使用遗传算法来优化SVM。

  使用遗传算法优化,我们就可以直接优化SVM的最初形式了也就是最直观的形式:

  

  顺便再安利下自己的遗传算法框架,在此框架的帮助下,优化SVM算法我们只需要写几十行的Python代码即可。其中最主要的就是编写适应度函数,根据上面的公式我们需要计算数据集中每个点到分割线的距离并返回最小的距离即可,然后放到遗传算法中进行进化迭代。

  遗传算法框架GAFT项目地址: https://github.com/PytLab/gaft , 使用方法详见README。

  Ok, 我们开始构建种群用于进化迭代。

  创建个体与种群

  对于二维数据点,我们需要优化的参数只有三个也就是[w1,w2]和b, 个体的定义如下:

  

  种群大小这里取600,创建种群

  

  创建遗传算子和GA引擎

  这里没有什么特别的,直接使用框架中内置的算子就好了。

  

  适应度函数

  这一部分只要把上面svm初始形式描述出来就好了,只需要三行代码:

  

  开始迭代

  这里迭代300代种群

  

  绘制遗传算法优化的分割线

  

  得到的分割曲线如下图:

  

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除( 邮箱:macysun@21ic.com )。
换一批
延伸阅读

分享 AI 治理与管理体系实践,助力具身智能安全、可信、可持续发展 深圳2026年8月27日 /美通社/ -- DNV 受邀参加 2026 AGIC 深圳国际通用人工智能产业博览会暨 GERX 全球具身智能机器人产业博...

关键字: 人工智能 IC AI ISO

北京2026年8月27日 /美通社/ -- 近日,北京海致科技集团股份有限公司(以下简称"海致科技",股票代码:2706.HK)与京东科技信息技术有限公司(以下简称"京东科技")正...

关键字: AI 人工智能 智能体 核心技术

当地时间8月26日消息,据The Information援引知情人士报道,DeepSeek今年前七个月收入约4.75亿元,已达2025年全年收入的约10倍;同期净亏损7.15亿元,达到去年全年亏损(约9.35亿元)的四分...

关键字: 人工智能 AI DeepSeek 算力

香港2026年8月24日 /美通社/ -- 香港应用科技研究院(应科院)与圣方济各大学(方大)签署合作备忘录,建立策略伙伴关系,专注推动人工智能生物材料及数码健康技术的研发工作。是次合作旨在加速创新、促进技术转移,并培育...

关键字: 人工智能 数码 工程师 智慧城市

阿联酋阿布扎比2026年8月21日 /美通社/ -- Robo.ai Inc.(纳斯达克代码:AIIO)(下称"公司")今日宣布,任命阿联酋金融机构Cha...

关键字: CHANGE AI 纳斯达克 人工智能

南京2026年8月22日 /美通社/ -- 由FX168财经集团主办的"美联储议息前瞻•大师论道|SFFE2030可持续金融峰会•南京站"将于2026年8月29日在南京盛大举行。"威廉指标&...

关键字: AMS AI 人工智能 E203

北京时间8月21日,据《日经亚洲》报道,中国继续稳居全球专利申请榜首,在AI等核心技术领域同样占据领先地位。数据显示,过去二十年间,全球专利格局已发生深刻重塑——日本在全球专利中的占比从25%骤降至8%,而中国则实现了跨...

关键字: AI 人工智能 专利

上海2026年8月20日 /美通社/ -- 今日,全球领先的集成电路成品制造和技术服务提供商长电科技(600584.SH)公布了2026年半年度报告。 报告显示,今...

关键字: 封装 长电科技 人工智能 测试

外媒援引知情人士消息报道,人工智能公司Anthropic PBC正摩拳擦掌,希望其即将进行的首次公开募股(IPO)能够追平甚至超越SpaceX创下的历史纪录。知情人士透露,Anthropic正在紧锣密鼓地测算相关数据,准...

关键字: AI 人工智能 Anthropic SpaceX IPO

环旭电子于2026年8月19日 通过美通社发布新闻稿《USI America Inc.与Agile Robots签署合作备忘录在人形机器人领域开展战略合作》。请注意,原文USI董事长兼总裁陈昌益先生的职位表述包含不准确信...

关键字: SI ROBOTS 人工智能 自动化
关闭