正則化:weight decay 怎麼限制模型|台大林軒田 機器學習基石 第 14 堂
從 10 次多項式退回 2 次,等於在 10 次的問題上加限制式。把限制放軟成 ‖w‖² ≤ C 之後,最佳解上 E_in 的負梯度必須和 w 平行,由此得到 w_REG = (ZᵀZ + λI)⁻¹Zᵀy,也等於最小化 E_aug = E_in + (λ/N)wᵀw,這就是 weight decay。λ 愈大,等效的 C 愈小,有效 VC 維度 d_EFF 跟著變小;換成 L1 則會得到稀疏解。
從 10 次多項式退回 2 次,等於在 10 次的問題上加限制式。把限制放軟成 ‖w‖² ≤ C 之後,最佳解上 E_in 的負梯度必須和 w 平行,由此得到 w_REG = (ZᵀZ + λI)⁻¹Zᵀy,也等於最小化 E_aug = E_in + (λ/N)wᵀw,這就是 weight decay。λ 愈大,等效的 C 愈小,有效 VC 維度 d_EFF 跟著變小;換成 L1 則會得到稀疏解。
這堂課把測試誤差拆成雜訊 σ²、偏差平方、變異三項,再用 ridge regression 的閉式解說明正規化怎麼把特徵值從 λ 推到 λ+ρ,用一點偏差換掉大量變異。後半堂講雙降、ImageNet-V2,以及用開發集、k 折交叉驗證與 successive halving 挑超參數。
技法第 16 堂沒有新模型,它把前 15 堂的模型改用三個問題重新分類:特徵藏在哪裡(kernel、aggregation、extraction、低維投影)、誤差怎麼降下來(梯度、等價問題、拆成多步)、模型太強時怎麼踩煞車(正則化、驗證)。本文用八個點把 PCA 加 AdaBoost-Stump 從頭算完,三個問題各對一次答案;最後保留 Fall 2024 校內課補上的 ReLU、Xavier/He 初始化、momentum、RMSProp 與 Adam。
感知器的線性組合做得出 AND、OR,做不出 XOR;再疊一層就可以,這就是多層感知器。這堂課把中間的 sign 換成 tanh、輸出層接線性迴歸,再用連鎖律推出反向傳播:先正向算出每一層的輸出 x,再從輸出層往回算 δ,每個權重的梯度就是前一層的 x 乘上這一層的 δ。最後處理訓練的兩個麻煩:E_in 非凸,初始權重要小而且隨機;d_VC 大約是 O(VD),要靠 weight elimination 與提早停止防過擬合。
CS189 Spring 2026 用四講把線性回歸講成同一件事的三個角度:高斯雜訊下的 MLE 等於最小平方;最小平方的解是把 y 正交投影到 X 的欄空間;特徵共線或參數太多時,用 ridge(等於高斯先驗的 MAP)或 lasso(等於 Laplace 先驗)把解拉回來,λ 則交給驗證集決定。講義、影片、Discussion 3–4 解答都能匿名取得。
Lecture 8 把 MLE 的 argmax p(D|θ) 換成 argmax p(θ|D):先驗 p(θ) 乘進 likelihood,取負 log 之後就變成目標函數裡多出來的一項。用 trick coin 看先驗怎麼被資料蓋過,用 Beta 先驗算出點擊率,再把線性迴歸的高斯先驗、Laplace 先驗對到 L2、L1 正則化。
正則化不只是防過擬合——Weight Decay、Dropout、BN、Label Smoothing 的機制與組合策略一次看懂
HW1 用 80 萬年冰芯溫度資料串起四題:kNN 與核迴歸、最小平方法的幾何證明、基底函數迴歸、以及從機率觀點推出 ridge/LASSO 正則化,最後用 coordinate descent 實作 LASSO。
Lecture 10 先用 φ(x) 讓線性模型表達非線性,再以 train/validation/test 分工、L1/L2 regularization 與 model selection 限制新增自由度造成的過度擬合。