吴恩达读书笔记【4】-调试推理算法

优化验证测试

假如我们正在构建一个语音识别系统，输入一段语音，输出转译的文字，算法的过程可能是这样的：

记输入语音为 A，它可能有多种翻译结果，我们称之为转录集，转录集中每个句子 S 有一个得分函数 Sorce_A(S)，假设 Sorce_A(S)=P(S|A)，表示 S 是正确翻译的概率；

给定某种方法计算 Sorce_A(S) 后，我们需要找到一个句子 S 使之最大化，或者说需要找到使之最大化的 S

通常这个转录集可能非常庞大， 比如英文有 5000 个单词，一个句子有 N 个单词，那么可能性为 5000^N 种，从中找出一种也是很有挑战的；

假设我们设计一种搜索算法来寻找这个最优 S，但并不能保证一定能搜到最优；

 

如果没有找到最优，则有两种可能：

1. 搜索算法有问题，没有搜到最优

2. 得分函数有问题，最优解的得分不是最高

此时我们需要确定问题，然后针对性的寻找策略，那么如何确定是哪种问题呢，方法就叫优化验证测试

我们假设 S* 为实际最优解，S_out 为搜索到的最优解，我们可以计算 Sorce_A(S*) 和 Sorce_A(S_out)，

如果 Sorce_A(S*) > Sorce_A(S_out)，说明得分函数没有问题，需要改进搜索算法；

如果 Sorce_A(S*) < Sorce_A(S_out)，说明得分函数有问题，需要改进；

 

在实际的项目中，我们需要进行误差分析，对每一个错分类样本，都计算 Sorce_A(S*) 和 Sorce_A(S_out)，然后统计 Sorce_A(S*) > Sorce_A(S_out) 和 Sorce_A(S*) < Sorce_A(S_out) 的占比，

假如 Sorce_A(S*) < Sorce_A(S_out) 占比为 95%，那说明得分函数存在问题，需要优化；

 

强化学习举例

假设你正在用机器学习教飞行器执行复杂动作；

下面是一张延时照片，照片上是一台电脑控制的飞行器在引擎关闭的情况下执行着陆； 

 

这在飞行领域叫做“自旋”策略，即使引擎坏了，依然能够保证安全着陆；

我们的目标是使用一种学习算法，使飞行器按照一个轨迹 T 安全着陆； 

 

如果使用强化学习，必须有一个 奖励函数，它会给出每一个可能的轨迹 T 的得分，这个奖励函数一般是人为选择的，它可能需要考虑降落的平稳程度、落点位置、乘客体验等因素，设计一个好的奖励函数并非易事；

假设我们有了一个奖励函数，最终通过强化学习，得到一个最优轨迹 T，但是这个轨迹 与 人类飞行员选择的轨迹并不一致，看起来人类的会好很多，那我们如何优化算法呢？

关键点在于计算 R(T_human) 和 R(T_out) ，

如果 R(T_human) > R(T_out) ，优化强化学习算法；否则优化奖励函数

 

总结

推广到普通算法，Sorce 就是设计一个 损失函数，获取最优解的方式就是 优化算法，如梯度下降，这就是算法设计的核心思想

 

 

参考资料：

吴恩达：完整翻译版《机器学习要领》