تقليل أخطاء النموذج باستخدام دوال التكلفة
تقوم عملية التعلم بتغيير النموذج بشكل متكرر حتى تتمكن من إجراء تقديرات عالية الجودة. لتحديد مدى جودة أداء النموذج، تستخدم عملية التعلم الرياضيات في شكل دالة تكلفة. تعرف دالة التكلفة أيضا باسم دالة موضوعية. لفهم مفهوم دالة التكلفة، دعونا نشرحها بالتفصيل فيما يلي.
الخطأ والتكلفة والخسارة
في التعلم الخاضع للإشراف، يشير الخطأ والتكلفة والخسارة إلى عدد الأخطاء التي يرتكبها النموذج في تسمية واحدة أو أكثر متوقعة.
تُستخدم هذه المصطلحات الثلاثة بشكل غير دقيق في التعلم الآلي، ما قد يسبب بعض الالتباس. من أجل البساطة، سنستخدمها بالتبادل هنا. تُحسب التكلفة من خلال الرياضيات، فهي ليست حُكمًا نوعيًا. على سبيل المثال، إذا تنبأ النموذج أن تكون درجة الحرارة اليومية 40 درجة فهرنهايت، ولكن القيمة الفعلية هي 35 درجة فهرنهايت، فقد نقول إن لديها خطأ قدره 5 درجات فهرنهايت.
تقليل التكلفة هو هدفنا
نظرًا لأن التكلفة تشير إلى مدى سوء أداء النموذج، فإن هدفنا هو أن تكون التكلفة صفر. وبعبارة أخرى، نريد تدريب النموذج على عدم ارتكاب أي أخطاء على الإطلاق. غالبًا ما تكون هذه الفكرة مستحيلة، وبالتالي بدلاً من ذلك وضعنا هدفًا أكثر غموضًا إلى حد ما لتدرب النموذج للحصول على أقل تكلفة ممكنة.
وبسبب هذا الهدف، فإن كيفية حساب التكلفة تفرض ما يحاول النموذج تعلمه. في المثال السابق، قمنا بتعريف التكلفة على أنها الخطأ في تقدير درجة الحرارة.
ما هي دالة التكلفة؟
في التعلم الخاضع للإشراف، وظيفة التكلفة هي جزء صغير من التعليمات البرمجية التي تحسب التكلفة من تنبؤ النموذج والتسمية المتوقعة: الإجابة الصحيحة. على سبيل المثال، في التمرين السابق، قمنا بحساب التكلفة عن طريق حساب أخطاء التنبؤ، وتفكيرها، وتلخيصها.
بعد أن تحسب دالة التكلفة التكلفة، نعرف ما إذا كان النموذج يعمل بشكل جيد أم لا. إذا كان أداؤه جيدًا، فقد نختار إيقاف التدريب. إذا لم يكن الأمر كذلك، يمكننا تمرير معلومات التكلفة إلى المحسن، الذي يستخدم هذه المعلومات لتحديد معلمات جديدة للنموذج.
أثناء التدريب، يمكن أن تغير دوال التكلفة المختلفة المدة التي يستغرقها التدريب، أو مدى نجاح التدريب. على سبيل المثال، إذا كانت دالة التكلفة تشير دائمًا إلى أن الأخطاء صغيرة، فسيقوم المُحسِّن بإجراء تغييرات صغيرة على النموذج. كمثال آخر، إذا قامت دالة التكلفة بإرجاع قيم كبيرة جدًا عند حدوث أخطاء معينة، فسيقوم المُحسِّن بإجراء تغييرات على النموذج بحيث لا يرتكب هذه الأنواع من الأخطاء.
لا توجد دالة تكلفة واحدة تناسب الجميع. أيهما أفضل يعتمد على ما نحاول تحقيقه. غالبًا ما نحتاج إلى تجربة دوال التكلفة للحصول على نتيجة نسعد بها. في التمرين القادم، سنقوم بهذه التجربة.