Симулируйте 10 000 наблюдений из этой модели

rng(1) % For reproducibility
n = 1e4;
d = 1e3;
nz = 0.1;
X = sprandn(n,d,nz);
Y = X(:,100) + 2*X(:,200) + 0.3*randn(n,1);

Перекрестный подтвердите модель линейной регрессии, использующую учеников SVM.

rng(1); % For reproducibility 
CVMdl = fitrlinear(X,Y,'CrossVal','on');

CVMdl RegressionPartitionedLinear модель. По умолчанию программное обеспечение реализует 10-кратную перекрестную проверку. Можно изменить количество сгибов с помощью 'KFold' аргумент пары "имя-значение".

Оцените среднее значение демонстрационного тестом MSEs.

mse = kfoldLoss(CVMdl)

mse = 0.1735

В качестве альтернативы можно получить MSEs на сгиб путем определения пары "имя-значение" 'Mode','individual' в kfoldLoss.

Симулируйте данные как в Оценочной Среднеквадратической ошибке k-сгиба.

rng(1) % For reproducibility
n = 1e4;
d = 1e3;
nz = 0.1;
X = sprandn(n,d,nz); 
Y = X(:,100) + 2*X(:,200) + 0.3*randn(n,1);
X = X'; % Put observations in columns for faster training 

Перекрестный подтвердите модель линейной регрессии использование 10-кратной перекрестной проверки. Оптимизируйте использование целевой функции SpaRSA.

CVMdl = fitrlinear(X,Y,'CrossVal','on','ObservationsIn','columns',...
    'Solver','sparsa');

CVMdl RegressionPartitionedLinear модель. Это содержит свойство Trained, который является массивом ячеек 10 на 1, содержащим RegressionLinear модели, что программное обеспечение обучило использование набора обучающих данных.

Создайте анонимную функцию, которая измеряет утрату Хубера ($$\delta$$ = 1), то есть,

где

$\underset{}{\overset{ˆ}{e_j}}$ невязка для наблюдения j. Пользовательские функции потерь должны быть написаны в конкретной форме. Для правил о записи пользовательской функции потерь смотрите 'LossFun' аргумент пары "имя-значение".

huberloss = @(Y,Yhat,W)sum(W.*((0.5*(abs(Y-Yhat)<=1).*(Y-Yhat).^2) + ...
    ((abs(Y-Yhat)>1).*abs(Y-Yhat)-0.5)))/sum(W);

Оцените среднее значение утрата Хубера по сгибам. Кроме того, получите утрату Хубера для каждого сгиба.

mseAve = kfoldLoss(CVMdl,'LossFun',huberloss)

mseAve = -0.4447

mseFold = kfoldLoss(CVMdl,'LossFun',huberloss,'Mode','individual')

mseFold = 10×1

   -0.4454
   -0.4473
   -0.4452
   -0.4469
   -0.4434
   -0.4427
   -0.4471
   -0.4430
   -0.4438
   -0.4426

Чтобы определить хорошую силу штрафа лассо для модели линейной регрессии, которая использует наименьшие квадраты, реализуйте 5-кратную перекрестную проверку.

Симулируйте 10 000 наблюдений из этой модели

rng(1) % For reproducibility
n = 1e4;
d = 1e3;
nz = 0.1;
X = sprandn(n,d,nz);
Y = X(:,100) + 2*X(:,200) + 0.3*randn(n,1);

Создайте набор 15 логарифмически распределенных сильных мест регуляризации от $$10^{-5}$$ через $$10^{-1}$$.

Lambda = logspace(-5,-1,15);

Перекрестный подтвердите модели. Чтобы увеличить скорость выполнения, транспонируйте данные о предикторе и укажите, что наблюдения находятся в столбцах. Оптимизируйте использование целевой функции SpaRSA.

X = X'; 
CVMdl = fitrlinear(X,Y,'ObservationsIn','columns','KFold',5,'Lambda',Lambda,...
    'Learner','leastsquares','Solver','sparsa','Regularization','lasso');

numCLModels = numel(CVMdl.Trained)

numCLModels = 5

CVMdl RegressionPartitionedLinear модель. Поскольку fitrlinear реализует 5-кратную перекрестную проверку, CVMdl содержит 5 RegressionLinear модели, которые программное обеспечение обучает на каждом сгибе.

Отобразите первую обученную модель линейной регрессии.

Mdl1 = CVMdl.Trained{1}

Mdl1 = 
  RegressionLinear
         ResponseName: 'Y'
    ResponseTransform: 'none'
                 Beta: [1000x15 double]
                 Bias: [-0.0049 -0.0049 -0.0049 -0.0049 -0.0049 -0.0048 ... ]
               Lambda: [1.0000e-05 1.9307e-05 3.7276e-05 7.1969e-05 ... ]
              Learner: 'leastsquares'


  Properties, Methods

Mdl1 RegressionLinear объект модели. fitrlinear созданный Mdl1 по образованию на первых четырех сгибах. Поскольку Lambda последовательность сильных мест регуляризации, можно думать о Mdl1 как 15 моделей, один для каждой силы регуляризации в Lambda.

Оцените перекрестный подтвержденный MSE.

mse = kfoldLoss(CVMdl);

Более высокие значения Lambda приведите к разреженности переменного предиктора, которая является хорошим качеством модели регрессии. Для каждой силы регуляризации обучите модель линейной регрессии использование целого набора данных и тех же опций как тогда, когда вы перекрестный подтвержденный модели. Определите количество ненулевых коэффициентов на модель.

Mdl = fitrlinear(X,Y,'ObservationsIn','columns','Lambda',Lambda,...
    'Learner','leastsquares','Solver','sparsa','Regularization','lasso');
numNZCoeff = sum(Mdl.Beta~=0);

На том же рисунке постройте перекрестный подтвержденный MSE и частоту ненулевых коэффициентов для каждой силы регуляризации. Постройте все переменные на логарифмической шкале.

figure
[h,hL1,hL2] = plotyy(log10(Lambda),log10(mse),...
    log10(Lambda),log10(numNZCoeff)); 
hL1.Marker = 'o';
hL2.Marker = 'o';
ylabel(h(1),'log_{10} MSE')
ylabel(h(2),'log_{10} nonzero-coefficient frequency')
xlabel('log_{10} Lambda')
hold off

Выберите индекс силы регуляризации, которая балансирует разреженность переменного предиктора и низкий MSE (например, Lambda(10)).

idxFinal = 10;

Извлеките модель с соответствием минимальному MSE.

MdlFinal = selectModels(Mdl,idxFinal)

MdlFinal = 
  RegressionLinear
         ResponseName: 'Y'
    ResponseTransform: 'none'
                 Beta: [1000x1 double]
                 Bias: -0.0050
               Lambda: 0.0037
              Learner: 'leastsquares'


  Properties, Methods

idxNZCoeff = find(MdlFinal.Beta~=0)

idxNZCoeff = 2×1

   100
   200

EstCoeff = Mdl.Beta(idxNZCoeff)

EstCoeff = 2×1

    1.0051
    1.9965

MdlFinal RegressionLinear модель с одной силой регуляризации. Ненулевые коэффициенты EstCoeff близко к коэффициентам, которые симулировали данные.