ML / LAB 04
浏览器内实时训练

INTERACTIVE ML NOTEBOOK · 交互式机器学习笔记

把正则化
看见。

拖动 λ、切换梯度策略与特征空间。每次点击都真正执行一次逻辑回归训练,不是预录动画。

本次实验问题 模型边界何时弯曲,
又为何变得平滑?

从同一批带噪数据出发,仅改变优化方法、特征与正则强度。

01

LIVE EXPERIMENT

决策边界训练台

类别 1 类别 0 测试集 模型边界 生成真边界
DECISION SURFACE

二次特征 · 等待训练

点击「开始训练」观察边界生长
x₁ · 标准化前的原始特征x₂ ↑
01
梯度策略一次用多少训练样本
02
特征空间决定边界能否弯曲
03
正则强度 λ惩罚权重,不惩罚偏置
0.10
0.01.1110100
04
训练轮数达到目标后自动停止
60
动画速度

0.00 / 60 epoch · 更新 0 次

02

DATA PROTOCOL

数据怎样被构建?

实验数据可复现,但不会“整齐得不真实”。每个标签来自概率采样,因此边界附近自然存在重叠。

GENERATIVE PROCESS

先生成特征,再按概率决定标签

p(y=1|x) = σ(x₂ − 0.42x₁² + 0.08x₁ + 0.65)/τ

x₁、x₂ 来自截断高斯分布;τ 由“数据噪声”控制。τ 越高,边界附近两类样本越容易交叠。

75% 分层训练集25% 独立测试集Train-only 标准化
REPRODUCIBLE RANDOMNESS120 train / 40 test

先用默认数据理解模型,
需要时再展开高级设置。

同一种子会重现完全相同的数据、标签与划分,便于公平比较不同 λ 和模型。

数据与步长设置样本、噪声、标签错误、学习率、早停
①仅训练集参与梯度

测试集从不参与参数更新。

②偏置项不正则化

L2 只收缩特征权重。

③交叉熵 + L2

训练目标含 L2;图中损失不含惩罚,便于训练/测试公平比较。

④早停可开关

普通实验开启;过拟合演示关闭并固定训练轮数。

03

BEGINNER'S MAP

不要只看边界:这样判断过拟合

单个指标没有通用阈值。最可靠的是在同一数据、同一特征空间下做对照,并寻找多个信号同时出现。

强信号

训练损失 ↓,测试损失 ↑

模型继续迎合训练样本,但对没见过的数据变差。这是最典型的过拟合轨迹。

强信号

训练准确率高,测试准确率低

两者差距称为“泛化差距”。差距持续扩大,比单看某个准确率更有意义。

比较指标

权重范数 ‖w‖ 很大

说明模型依赖更极端的参数。请只在相同数据和特征尺度下比较;λ 增大通常会把它压小。

辅助证据

边界出现不必要的弯曲

弯曲本身不等于过拟合;真实规律也可能是弯的。必须结合测试损失和泛化差距判断。

CAUSE → EFFECT

参数改变后,先影响什么?

λ 正则强度λ ↑→权重 ‖w‖ ↓→边界通常更平滑适量可减轻过拟合;过大会欠拟合。
特征次数次数 ↑→参数数量 ↑→可拟合更复杂边界表达力更强,也更容易追随噪声。
样本量样本 ↑→估计更稳定→泛化通常更好小数据配复杂模型更容易过拟合。
噪声 / 标签翻转噪声 ↑→矛盾样本 ↑→测试更困难标签翻转模拟测量或标注错误。
训练轮数轮数 ↑→训练损失继续降→测试损失可能回升轮数本身不是越多越好。
学习率 αα ↑→每步更大→更快或震荡它主要影响优化过程,不直接控制模型复杂度。
04

OBSERVATION GUIDE

建议这样做四组对照

想看实现细节?下载带中文说明的纯 HTML / CSS / JavaScript 源码。

下载教学源码 ↓
A

先看欠拟合

保持 λ = 0.1,先选「线性」再训练。直线无法还原弯曲的真实边界,训练与测试准确率都会受限。

B

再看正则化

选择「二次」,先试 λ = 0,再改为 0.1。观察边界稳定性、权重大小与测试损失。

C

最后看过度收缩

将 λ 拉到 10。权重被强行压小,边界逐渐失去曲率;这是正则过强造成的欠拟合。