ML 101
M04 · L01
الوحدة 4

الهامش الأقصى

من بين جميع الخطوط التي تفصل فئتين، ثمة خط واحد أفضل: الأبعد قدر الإمكان عن كلتا المجموعتين. هذه هي جوهر فكرة آلات المتجهات الداعمة.

01 / 13
ML 101
M04 · L01
الإعداد

قابلية الفصل الخطي

فئتان قابلتان للفصل الخطي إذا وُجد مستوٍ فائق يفصلهما تمامًا. في البُعدين هو خط، في الأبعاد الأعلى هو مستوٍ فائق.

بُعدان
خط
n بُعد
مستوٍ فائق
02 / 13
ML 101
M04 · L01
حدّ القرار

المستوى الفائق

يُعرَّف الحدّ بمتجه الأوزان w والانحياز b. النقاط على الجانبين تعطي إشارات متعاكسة — وهذا يحدد الفئة المتنبأ بها.

معادلة المستوى الفائق
\mathbf{w}^\top \mathbf{x} + b = 0
03 / 13
ML 101
M04 · L01
الفكرة الأساسية

تعظيم الهامش

مستويان هامشيان متوازيان يُحاذيان الحدّ على مسافة 1/‖w‖ من كل جانب. الهامش الكلي هو 2/‖w‖. لتعظيم الهامش، نُصغّر ‖w‖.

عرض الهامش
\text{margin} = \dfrac{2}{\|\mathbf{w}\|}
04 / 13
ML 101
M04 · L01
النقاط الحرجة

متجهات الدعم

  • النقاط على مستويَيْ الهامش بالضبط
  • هي وحدها التي تحدد حدّ القرار
  • احذف أي نقطة أخرى — الحدّ لا يتغير
  • تمثيل تناثري: نخزن متجهات الدعم فقط
  • عادةً جزء صغير من بيانات التدريب
05 / 13
ML 101
M04 · L01
القيود الصارمة

الهامش الصلب

حين تكون البيانات قابلة للفصل التام، يجد الهامش الصلب أوسع هامش بـصفر أخطاء. مسألة تحسين تربيعية محدبة بحل أمثل عالمي واحد.

مسألة التحسين
\min_{\mathbf{w},b}\;\tfrac{1}{2}\|\mathbf{w}\|^2 \quad\text{s.t.}\quad y_i(\mathbf{w}^\top\mathbf{x}_i+b)\geq 1
06 / 13
ML 101
M04 · L01
تخفيف القيود

الهامش اللين والترخيص

البيانات الواقعية نادرًا ما تكون قابلة للفصل التام. تسمح متغيرات الترخيص ξi لبعض النقاط بانتهاك الهامش. ξi = 0 صحيح؛ 0 < ξi ≤ 1 داخل الهامش؛ ξi > 1 خطأ.

ξ = 0
صحيح
ξ > 1
خطأ
07 / 13
ML 101
M04 · L01
فائق-المعامل الرئيسي

المعامل C

  • C كبير — عقوبة عالية ← هامش ضيق، تحيّز منخفض
  • C صغير — عقوبة منخفضة ← هامش واسع، أخطاء مسموحة
  • C → ∞ يُقارب الهامش الصلب
  • اضبطه بالتحقق المتقاطع على مقياس لوغاريتمي
  • النطاق النموذجي: 0.001 إلى 1000
08 / 13
ML 101
M04 · L01
تصور بياني

رسم الهامش

حدّ القرار (الخط الصلب) محاط بمستويَيْ الهامش (المتقطعان). متجهات الدعم تقع بالضبط على مستويَيْ الهامش. كل ما عداها غير ذي صلة بالحدّ.

2/‖w‖
09 / 13
ML 101
M04 · L01
ملاحظة عملية

تحجيم الميزات

تقيس آلات المتجهات الداعمة الهامش في فضاء الميزات الأصلي. الميزات ذات القيم الكبيرة تهيمن على قاعدة المتجه. طبّق التطبيع دائمًا قبل التدريب.

قاعدة ذهبية
StandardScaler قبل SVM • النسيان أكثر أسباب الأداء الضعيف شيوعًا
10 / 13
ML 101
M04 · L01
حدود الخطية

حين تعجز الخطوط

لا يستطيع المستوى الفائق الخطي فصل الفئات التي تشكّل دوائر أو حلزونات. خدعة النواة تتغلب على ذلك بتعيين البيانات ضمنيًا إلى فضاء أعلى بُعدًا.

11 / 13
ML 101
اختبار سريع

تحقّق ممّا ثبت

أربعة أسئلة من هذا الدرس. أجب لترى السبب — يظهر الشرح سواء أصبتَ أم أخطأت. ولا شيء يُسجَّل أو يُحفَظ.

السؤال 1 من 0
النتيجة 0/0

12 / 13
ML 101
ملخص
مراجعة

ما تعلمته

تجد آلات المتجهات الداعمة المستوى الفائق ذا أوسع هامش بين الفئتين. متجهات الدعم وحدها تحدد الحدّ. المعامل C يوازن عرض الهامش مقابل الأخطاء. التالي: خدعة النواة تمتد للمسائل غير الخطية.

الدرس التالي
13 / 13