ML 101
M2 · تجربة
تجربة عملية
راقب bias يهبط بينما يرتفع variance

ادفع ملاءمة كثير الحدود من المفرِط في البساطة إلى المفرِط في التعقيد في المِنصّة التفاعلية، وتوقَّع — قبل أن تقرأ من الشاشة — أرضية الضجيج التي لا يمكن تجاوزها، وكيف يتسلّق variance مع درجة كثير الحدود، وكيف يشدّه حدّ التنظيم إلى الأسفل من جديد.

تفكيك خطأ التعميم
\mathbb{E}\big[(y-\hat{f})^2\big] = \text{Bias}^2 + \text{Var} + \sigma^2

مقايضة التحيّز والتباين هي كل سبب أنّ النموذج الأقوى ليس دائمًا الأفضل. فالنموذج المفرِط في البساطة يفوته الإشارة (bias² عالٍ)؛ والمفرِط في التعقيد يحفظ الضجيج (variance عالٍ)؛ ولا يمكن لأي نموذج أن يتجاوز الضجيج غير القابل للإزالة σ². ورؤية هذه الحدود الثلاثة تتجمّع لتساوي خطأ الاختبار هي ما يجعل الإفراط في التخصيص ملموسًا.

1 / 8
ML 101
M2 · تجربة
جهّز التجربة
مؤشّران

افتح المِنصّة. اضبط هذه المؤشّرات الأربعة واتركها كما هي — كل خطوة أدناه تُغيّر مؤشّرَي Degree وRidge فقط. واستخدام n = 60 نقطة يُبقي ملاءمات الدرجات العالية قابلة للتقدير، فلا تُظهر القراءات «غير قابلة للتقدير».

اضبط هذه القيم
Noise sigma -> 0.25 n (points) -> 60 Repeats -> 60 Seed -> 7 True function -> sine

راقب قراءات bias² وvariance وnoise σ² أسفل اللوحات — كل رقم تتوقّعه مطبوع هناك بأربع خانات عشرية.

2 / 8
ML 101
M2 · تجربة
الخطوة 1 من 4
أرضية الضجيج التي لا يمكن تجاوزها

على الحالة الابتدائية، اقرأ قراءة noise σ². حدّ الضجيج يساوي تمامًا تباين ضجيج القياس. وعند σ = 0.25، توقَّع σ²، ثم اقرأه.

المتوقّع

قراءة الضجيج هي σ² = 0.25² = 0.0625. لا يمكن لأي نموذج، مهما بلغ ذكاؤه، أن يُنزل خطأ الاختبار دون هذه الأرضية — فهي الحدّ غير القابل للإزالة في التفكيك.

3 / 8
ML 101
M2 · تجربة
الخطوة 2 من 4
مفرِط في البساطة: variance منخفض

اضبط Degree d = 2 وn = 60 وRidge λ = 0. كثير الحدود من الدرجة الثانية لا يستطيع متابعة الجيب، فيكون bias² كبيرًا (نحو 0.1964) — لكن الملاءمة تكاد لا تتحرّك عند إعادة أخذ البيانات. توقَّع variance، ثم اقرأه.

المتوقّع

قراءة التباين هي variance = 0.0243 — صغيرة، لأنّ كثير الحدود الجامد من الدرجة الثانية (بثلاثة مُعامِلات فقط، edf = 3) يتغيّر قليلًا من مجموعة تدريب إلى أخرى. هذا نقص في التخصيص: يهيمن التحيّز.

4 / 8
ML 101
M2 · تجربة
الخطوة 3 من 4
مفرِط في التعقيد: يسيطر variance

ارفع Degree d إلى 8، مع بقاء Ridge λ = 0. الآن تلاحق الملاءمة كل نقطة مشوّشة، فينهار bias² إلى نحو 0.0003. توقَّع ماذا حدث لـvariance مقارنةً بالدرجة الثانية، ثم اقرأه.

المتوقّع

تقفز قراءة التباين إلى variance = 0.0370 — صعودًا من 0.0243 عند الدرجة الثانية. هبط التحيّز وارتفع التباين: هذا التباين المتصاعد هو الإفراط في التخصيص، ولا يمكنك رؤيته في أي منحنى ملاءمة منفرد.

5 / 8
ML 101
M2 · تجربة
الخطوة 4 من 4
التنظيم يشدّ variance إلى الوراء

أبقِ Degree d = 8 وارفع مؤشّر Ridge إلى λ = 1. يُقلّص الحدّ المُعامِلات الكبيرة التي جعلت الملاءمة تتخبّط. توقَّع variance الجديد، ثم اقرأه.

المتوقّع

تهبط قراءة التباين إلى variance = 0.0091 — نزولًا من 0.0370 — بينما يرتفع bias² ارتفاعًا طفيفًا فقط (إلى نحو 0.0005). يقايض التنظيم قليلًا من التحيّز مقابل تباين أقلّ بكثير: مؤشّر λ هو كيف تتحرّك على طول المقايضة.

6 / 8
ML 101
M2 · تجربة
دورك الآن
افتح المِنصّة

كل ما سبق ينتظرك في المِنصّة. مرِّر الدرجة وراقب قراءتَي bias² وvariance تتقايضان، واسحب مؤشّر التنظيم للتحرّك على طول المقايضة، وشغّل لوحة التفكيك لترى أين يقع كل حدّ عبر المُدخَل.

7 / 8
ML 101
M2 · تجربة
خلاصة
ما أنجزتَه
  • قرأتَ أرضية الضجيج غير القابلة للإزالة، σ² = 0.0625
  • رأيتَ ملاءمةً مفرِطة في البساطة تُبقي variance عند 0.0243 بينما يهيمن التحيّز
  • راقبتَ variance يتسلّق إلى 0.0370 عند الدرجة الثامنة — إفراطٌ في التخصيص صار قابلًا للقياس
  • خفضتَه إلى 0.0091 بحدّ تنظيم λ = 1
  • كل قيمة توقّعتها هي تفكيك التحيّز والتباين الخاص بالعرض نفسه، لا صورة تقريبية
8 / 8