
前面小编给大家简单介绍过损失函数,今天给大家继续分享交叉熵损失函数,直接来看干货吧。
一、交叉熵损失函数概念
交叉熵损失函数CrossEntropy Loss,是分类问题中经常使用的一种损失函数。公式为:
接下来了解一下交叉熵:交叉熵Cross Entropy,是Shannon信息论中一个重要概念,主要用于度量两个概率分布间的差异性信息。在信息论中,交叉熵是表示两个概率分布p,q,其中p表示真实分布,q表示非真实分布,在相同的一组事件中,其中,用非真实分布q来表示某个事件发生所需要的平均比特数。
交叉熵的计算方式如下:
交叉熵可在机器学习中作为损失函数,p代表真实标记的分布,q则代表训练后的模型的预测标记分布,交叉熵损失函数可以衡量p与q的相似性。交叉熵作为损失函数还有一个好处是:使用sigmoid函数在梯度下降时,可以避免均方误差损失函数学习速率下降的问题,这是因为学习速率是能够被输出的误差所控制的。
二、交叉熵损失函原理
一般我们学习交叉熵损失函数是在二元分类情况下,就比如逻辑回归「Logistic Regression」、神经网络「Neural Network」等,其真实样本的标签为 [0.1],分别表示负类和正类。模型的最后通常会经过一个 Sigmoid 函数,输出一个概率值,这个概率值反映了预测为正类的可能性:概率越大,可能性越大。
其中s是模型上一层的输出,sigmoid函数有这样的特点:s = 0 时,g(s) = 0.5; s >> 0 时,g ≈ 1.s << 0 时,g ≈ 0.显然,g(s) 将前一级的线性输出映射到[0. 1]之间的数值概率上,这里g(s)就是交叉熵公式中的模型预测输出。
预测输出也就是, Sigmoid 函数的输出,表示当前样本标签为 1 的概率:
y^=P(y=1|x)
那么,当前样本标签为 0 的概率就可以表示为:
1−y^=P(y=0|x)
从极大似然性的角度考虑,将上面两种情况进行整合:
也就是:
当真实样本标签 y = 0 时,上面式子第一项就为 1.概率等式转化为:
P(y=0|x)=1−y^
当真实样本标签 y = 1 时,上面式子第二项就为 1.概率等式转化为:
P(y=1|x)=y^
这两种情况下的概率表达式跟原来的完全相同,只是将两种情况进行了整合。
接下来我们重点看一下整合之后的概率表达式,概率 P(y|x) 越大越好。因为 log 运算并不会影响函数本身的单调性,所以 将log 函数引入P(y|x)。于是就有:
log P(y|x)=log(y^y⋅(1−y^)1−y)=ylog y^+(1−y)log(1−y^)
log P(y|x) 越大越好,反过来说也就是,只需要 log P(y|x) 的负值 -log P(y|x) 越小就可以了。引入损失函数,而且使得 Loss = -log P(y|x)即可。那么就能得到损失函数为:
如果是计算N个样本的总损失函数的情况,则只需要将N个Loss叠加起来
三、交叉熵损失函数的优缺点分析
1.使用逻辑函数得到概率,并结合交叉熵当损失函数时,当模型效果差的时,学习速度较快,模型效果好时,学习速度会变慢。
2.采用了类间竞争机制,比较擅长于学习类间的信息,但是只关心对于正确标签预测概率的准确性,而忽略了其他非正确标签的差异,从而导致学习到的特征比较散。
以上就是小编今天跟大家分享的关于交叉熵损失函数概念和原理的相关介绍,希望对于大家有所帮助。
相信读完上文,你对算法已经有了全面认识。若想进一步探索机器学习的前沿知识,强烈推荐机器学习之半监督学习课程。
学习入口:https://edu.cda.cn/goods/show/3826?targetId=6730&preview=0
涵盖核心算法,结合多领域实战案例,还会持续更新,无论是新手入门还是高手进阶都很合适。赶紧点击链接开启学习吧!
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
评判两组数据与初始数据准确值的方法 在数据分析与研究中,我们常常会面临这样的情况:需要对通过不同方法、不同过程得到的两组 ...
2025-08-01通过 COX 回归模型诊断异常值 一、COX 回归模型概述 COX 回归模型,又称比例风险回归模型,是一种用于生存分析的统计方法。它能 ...
2025-08-01CDA 数据分析师报考条件详解:迈向专业认证的指南 在数据分析行业蓬勃发展的当下,CDA 数据分析师认证成为众多从业者提升专业 ...
2025-08-01K-S 曲线、回归与分类:数据分析中的重要工具 在数据分析与机器学习领域,K-S 曲线、回归和分类是三个核心概念与工具,它们各 ...
2025-07-31大数据时代对定性分析的影响 在大数据时代,海量、多样、高速且低价值密度的数据充斥着我们的生活与工作。而定性分析作为一 ...
2025-07-31CDA含金量分析 在数字经济与人工智能深度融合的时代,数据驱动决策已成为企业核心竞争力的关键要素。CDA(Certified Data Analys ...
2025-07-31SASEM 决策树:理论与实践应用 在复杂的决策场景中,如何从海量数据中提取有效信息并制定科学决策,是各界关注的焦点。SASEM 决 ...
2025-07-30SPSS 语法使用详解 在当今数据驱动的时代,SPSS( Statistical Package for the Social Sciences)作为一款功能强大的统计分析软 ...
2025-07-30人工智能对CDA数据分析领域的影响 人工智能对 CDA(Certified Data Analyst,注册数据分析师)数据分析领域的影响是全方位、多层 ...
2025-07-30MySQL执行计划中rows的计算逻辑:从原理到实践 MySQL 执行计划中 rows 的计算逻辑:从原理到实践 在 MySQL 数据库的查询优化中 ...
2025-07-29左偏态分布转正态分布:方法、原理与实践 左偏态分布转正态分布:方法、原理与实践 在统计分析、数据建模和科学研究中,正态分 ...
2025-07-29CDA 数据分析师的职业生涯规划:从入门到卓越的成长之路 在数字经济蓬勃发展的当下,数据已成为企业核心竞争力的重要来源,而 CD ...
2025-07-29CDA数据分析师证书考取全攻略 一、了解 CDA 数据分析师认证 CDA 数据分析师认证是一套科学化、专业化、国际化的人才考核标准, ...
2025-07-29解析神经网络中 Softmax 函数的核心作用 在神经网络的发展历程中,激活函数扮演着至关重要的角色,它们为网络赋予了非线性能力, ...
2025-07-29解析 response.text 与 response.content 的核心区别 在网络数据请求与处理的场景中,开发者经常需要从服务器返回的响应中提取数 ...
2025-07-29鸢尾花判别分析:机器学习中的经典实践案例 在机器学习的世界里,有一个经典的数据集如同引路明灯,为无数初学者打开了模式识别 ...
2025-07-29用 Python 开启数据分析之旅:从基础到实践的完整指南 在数据驱动决策的时代,数据分析已成为各行业不可或缺的核心能力。而 Pyt ...
2025-07-29从 CDA LEVEL II 考试题型看 Python 数据分析要点 在数据科学领域蓬勃发展的当下,CDA(Certified Data Analyst)认证成为众多从 ...
2025-07-29CDA 数据分析师的工作范围解析 在数字化时代的浪潮下,数据已成为企业发展的核心资产之一。CDA(Certified Data Analyst)数据分 ...
2025-07-29解析 insert into select 是否会锁表:原理、场景与应对策略 在数据库操作中,insert into select 是一种常用的批量数据插入语句 ...
2025-07-29