Почему Lasso или ElasticNet работают лучше, чем Ridge, когда функции взаимосвязаны


17

У меня есть набор из 150 функций, и многие из них тесно связаны друг с другом. Моя цель - предсказать значение дискретной переменной, диапазон которой составляет 1-8 . Мой размер выборки 550 , и я использую 10-кратную перекрестную проверку.

AFAIK, среди методов регуляризации (Lasso, ElasticNet и Ridge), Ridge более строг в отношении корреляции между функциями. Вот почему я ожидал, что с Риджем я получу более точный прогноз. Однако мои результаты показывают, что средняя абсолютная ошибка Лассо или Эластика составляет около 0,61, тогда как для регрессии гребня этот показатель равен 0,97 . Интересно, что было бы объяснением этого? Это потому, что у меня много функций, и Лассо работает лучше, потому что делает выбор функций, избавляясь от лишних функций?


1
Как вы думаете, почему ридж должен работать лучше? какой у вас размер выборки?
— bdeonovic

1
Что означает «более строгий к регрессии»?
— bdeonovic

Ответы:


21

Предположим, у вас есть две сильно коррелированные предикторные переменные , и предположим, что обе центрированы и масштабированы (что означает ноль, дисперсия 1). Тогда штраф гребня на векторе параметров равен β 2 1 + β 2 2, в то время как штрафной член Лассо равен ∣ β 1 ∣ + ∣ β 2 ∣ . Теперь, так как модель считается высоко коллинеарной, так что x и z более или менее могут заменить друг друга в предсказании Y , так много линейных комбинаций x , z, где мы просто замещаем частичноИкс,Zβ12+β22|β1|+|β2|ИксZYИкс,Z для z , будет очень похожим в качестве предикторов, например, 0,2 x + 0,8 x , 0,3 x + 0,7 z или 0,5 x + 0,5 zИксZ0.2Икс+0.8Икс,0,3Икс+0.7Z0,5Икс+0,5Zбудет примерно так же хорошо, как предсказатели. Теперь рассмотрим эти три примера: штраф Лассо во всех трех случаях равен 1, в то время как штраф гребня отличается, соответственно 0,68, 0,58, 0,5, поэтому штраф гребня предпочтет равное взвешивание коллинеарных переменных, в то время как штраф Лассо не сможет выбрать. Это одна из причин, по которой гребень (или, в более общем смысле, эластичная сеть, представляющая собой линейную комбинацию штрафов лассо и гребня) будет лучше работать с коллинеарными предикторами: когда данные дают мало оснований выбирать между различными линейными комбинациями коллинеарных предикторов, лассо просто «бродить», в то время как гребень имеет тенденцию выбирать равные веса. Это последнее может быть лучшим предположением для использования с будущими данными! И, если это так с текущими данными, может показаться при перекрестной проверке как лучшие результаты с гребнем.

Мы можем рассматривать это в байесовской манере: Ридж и Лассо подразумевают различную априорную информацию, и априорная информация, подразумеваемая хребтом, в таких ситуациях, как правило, более разумна. (Это объяснение здесь я узнал более или менее из книги: «Статистическое обучение с редкостью, лассо и обобщения» Тревора Хасти, Роберта Тибширани и Мартина Уэйнрайта, но в этот момент я не смог найти прямую цитату).


4
Хорошая мысль о возможности работы Ridge над будущими данными. Различие между ошибкой перекрестной проверки в существующих данных и полезностью новых данных слишком часто пропускается. Для некоторой оценки последнего ОП может повторить все процессы построения моделей LASSO, эластичной сети и гребня для нескольких выборочных загрузочных выборок данных, а затем изучить ошибки при применении ко всему набору данных. Это по крайней мере тестирует процесс построения модели.
— EdM

Мне не очевидно, почему было бы выгодно выбирать равные веса для коллинеарных данных? Может кто-нибудь уточнить этот момент?
— Рамон Мартинес

3

Самое важное различие между лассо и хребтом состоит в том, что лассо, естественно, делает выбор, особенно там, где ковариаты очень коррелированы. Невозможно быть по-настоящему уверенным, не увидев подходящих коэффициентов, но легко предположить, что среди этих взаимосвязанных функций многие были просто бесполезны.

Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.