Crossentropy loss与Hinge loss
Crossentropy loss与Hinge loss
损失函数
在之前写期望风险的时候其实已经提过这个概念了，再补充一下
损失函数 定义：损失函数就一个具体的样本而言，模型预测的值与真实值之间的差距。 对于一个样本（xi,yi）其中yi为真实值，而f（xi）为我们的预测值。使用损失函数L（f(xi),yi）来表示真实值和预测值之间的差距。两者差距越小越好，最理想的情况是预测值刚好等于真实值。
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categorical_crossentropy loss（交叉熵损失函数）
讲交叉熵损失函数，我想先从均方差损失函数讲起
均方差损失函数 简单来说，均方误差（MSE）的含义是求一个batch中n个样本的n个输出与期望输出的差的平方的平均值。比如对于一个神经元（单输入单输出，sigmoid函数）,定义其代价函数为 （其中y是我们期望的输出，a为神经元的实际输出【 a=σ(z), where z=wx+b 】。）：
C=\frac{(y-a)^{2}}{2}
在训练神经网络过程中，我们通过梯度下降算法来更新w和b，因此需要计算损失函数对w和b的导数：
\begin{array}{l} \frac{\partial C}{\partial w}=(a-y) \sigma^{\prime}(z) x=a \sigma^{\prime}(z) \\ \frac{\partial C}{\partial b}=(a-y) \sigma^{\prime}(z)=a \sigma^{\prime}(z) \end{array}
然后更新w、b： w <—— w - η* ?C/?w = w - η * a σ′(z) b <—— b - η ?C/?b = b - η * a * σ′(z) 因为sigmoid函数的性质，导致σ′(z)在z取大部分值时会很小，这样会使得w和b更新非常慢（因为η * a * σ′(z)这一项接近于0）。
为了克服这个不足，引入了categorical_crossentropy（交叉熵损失函数）
categorical_crossentropy（交叉熵损失函数) 交叉熵是用来评估当前训练得到的概率分布与真实分布的差异情况。 它刻画的是实际输出（概率）与期望输出（概率）的距离，也就是交叉熵的值越小，两个概率分布就越接近。 公式如下: （其中y为期望的输出，a为神经元实际输出） 【a=σ(z), where z=∑Wj * Xj+b】
C=-\frac{1}{n} \sum_{x}[y \ln a+(1-y) \ln (1-a)]
同样进行求导：
\frac{\partial C}{\partial w_{j}}=\frac{1}{n} \sum_{x} x_{j}(\sigma(z)-y)
\frac{\partial C}{\partial b}=\frac{1}{n} \sum_{x}(\sigma(z)-y)
从上图可以看到，导数中没有σ′(z)这一项，权重的更新是受σ(z)?y这一项影响，即受误差的影响，所以当误差大的时候，权重更新就快，当误差小的时候，权重的更新就慢。 性质： a.非负性。（所以我们的目标就是最小化代价函数） b.当真实输出a与期望输出y接近的时候，代价函数接近于0.(比如y=0，a～0；y=1，a~1时，代价函数都接近0)。 这边举一个简单的二分类例子： 预测为猫的p=Pr(y=1)概率是0.8，真实标签y=1；预测不是猫的1-p=Pr(y=0)概率是0.2，真实标签为0。
那么 loss=?(1?log(0.8)+0?log(0.2))=?log(0.8)。 详细解释--KL散度与交叉熵区别与联系 其余可参考深度学习(3)损失函数-交叉熵(CrossEntropy) 如何通俗的解释交叉熵与相对熵?
Hinge loss
在网上也有人把hinge loss称为铰链损失函数，它可用于“最大间隔(max-margin)”分类，其最著名的应用是作为SVM的损失函数。
二分类情况下
多分类 扩展到多分类问题上就需要多加一个边界值，然后叠加起来。公式如下：
L_{i}=\sum_{j \neq y_{i}} \max \left(0, s_{j}-s_{y_{i}}+\Delta\right)
image.png 第一列表示样本真实类别为cat，分类器判断样本为cat的分数为3.2，判断为car的分数为5.1，判断为frog的分数为 -1.7。 hinge loss:
\begin{array}{l} \max (0,5.1-3.2+1)+\max (0,-1.7-3.2+1) \\ =\max (0,2.9)+\max (0,-3.9) \\ =2.9 \end{array}
栗子②△取10
