機器學習詞彙:指標

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A

精確度

#fundamentals
#指標

正確分類預測次數除以預測總次數。也就是:

$$\text{Accuracy} = \frac{\text{correct predictions}} {\text{correct predictions + incorrect predictions }}$$

舉例來說,如果模型做出 40 項正確預測和 10 項錯誤預測,準確率為:

$$\text{Accuracy} = \frac{\text{40}} {\text{40 + 10}} = \text{80%}$$

二元分類會為正確預測不正確預測的不同類別提供特定名稱。因此,二元分類的準確度公式如下:

$$\text{Accuracy} = \frac{\text{TP} + \text{TN}} {\text{TP} + \text{TN} + \text{FP} + \text{FN}}$$

其中:

  • TP 是真陽性 (正確預測) 的數量。
  • TN 是真陰性 (正確預測) 的數量。
  • FP 是偽陽性 (不正確預測) 的數量。
  • FN 是偽陰性 (不正確預測) 的數量。

比較準確率與精確度喚回度的異同。

詳情請參閱機器學習速成課程中的「分類:準確度、喚回率、精確度和相關指標」。

PR 曲線下面積

#指標

請參閱「PR AUC (PR 曲線下的面積)」。

ROC 曲線下面積

#指標

請參閱 AUC (ROC 曲線下面積)

AUC (ROC 曲線下面積)

#fundamentals
#指標

介於 0.0 和 1.0 之間的數字,代表二元分類模型區分正類負類的能力。AUC 越接近 1.0,代表模型區分各類別的能力越好。

舉例來說,下圖顯示分類模型完美區分正類 (綠色橢圓) 和負類 (紫色矩形)。這個不切實際的完美模型 AUC 值為 1.0:

數線上的一側有 8 個正向範例,另一側有 9 個負向範例。

反之,下圖顯示分類模型產生隨機結果時的結果。這個模型的 AUC 為 0.5:

數線上標示 6 個正向樣本和 6 個負向樣本。
          範例順序為正面、負面、正面、負面、正面、負面、正面、負面、正面、負面、正面、負面。

是,前一個模型的 AUC 為 0.5,而非 0.0。

大多數模型都介於這兩個極端之間。舉例來說,下列模型會將正向和負向結果分開,因此 AUC 值介於 0.5 和 1.0 之間:

數線上標示 6 個正向樣本和 6 個負向樣本。
          範例序列為負面、負面、負面、負面、正面、負面、正面、正面、負面、正面、正面、正面。

AUC 會忽略您為分類閾值設定的任何值。AUC 則會考量所有可能的分類門檻。

詳情請參閱機器學習速成課程中的「分類:ROC 和 AUC」。

k 的平均精確度

#指標

這項指標會彙整模型在單一提示中的成效,並產生排序結果,例如書籍建議的編號清單。k 的平均精確度,就是每個相關結果的 k 精確度值的平均值。因此,k 的平均精確度公式為:

\[{\text{average precision at k}} = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^n {\text{precision at k for each relevant item} } \]

其中:

  • \(n\) 是清單中相關項目的數量。

recall@k 對比。

B

基準

#指標

用來做為參考點的模型,可比較另一個模型 (通常是較複雜的模型) 的效能。舉例來說,邏輯迴歸模型可能適合作為深層模型的良好基準。

針對特定問題,基準可協助模型開發人員量化新模型必須達成的最低預期成效,新模型才能派上用場。

C

費用

#指標

loss 的同義詞。

反事實公平性

#responsible
#指標

這項公平性指標會檢查分類模型是否會為某位使用者產生結果,並為與該使用者完全相同 (但一或多項敏感屬性除外) 的使用者產生相同結果。評估分類模型的反事實公平性,是找出模型中潛在偏差來源的方法之一。

詳情請參閱下列任一文章:

交叉熵

#指標

對數損失的一般化,適用於多重分類問題。交叉熵可量化兩種機率分布之間的差異。另請參閱 困惑度

累積分佈函式 (CDF)

#指標

這個函式會定義小於或等於目標值的樣本頻率。舉例來說,請考慮連續值的常態分布。 CDF 會告訴您,大約 50% 的樣本應小於或等於平均值,大約 84% 的樣本應小於或等於平均值加上一個標準差。

D

群體均等

#responsible
#指標

如果模型分類結果不取決於特定敏感屬性,即符合公平性指標

舉例來說,如果小人國人和大人國人都申請進入格魯布達布德里布大學,只要兩國人錄取率相同,就可達到人口統計均等,無論其中一組的平均資格是否優於另一組。

均等機率機會均等形成對比,後兩者允許分類結果匯總取決於私密屬性,但不允許特定基本事實標籤的分類結果取決於私密屬性。如要查看視覺化資料,瞭解在盡量達到人口統計資料同等性時的取捨考量,請參閱「以更智慧的機器學習對抗歧視」。

詳情請參閱機器學習速成課程中的「公平性:人口統計均等」。

E

推土機距離 (EMD)

#指標

用來評估兩個分布的相對相似度。 地球移動距離越小,表示分布越相似。

編輯距離

#指標

用來測量兩個字串的相似程度。 在機器學習中,編輯距離有以下用途:

  • 編輯距離很容易計算。
  • 編輯距離可比較兩個已知相似的字串。
  • 編輯距離可判斷不同字串與指定字串的相似程度。

編輯距離有多種定義,每種定義都使用不同的字串作業。請參閱 Levenshtein 距離範例。

實證累積分佈函式 (eCDF 或 EDF)

#指標

根據實際資料集中的實證測量結果,建立累積分布函數。沿著 x 軸的任何一點,函式的值都是資料集中小於或等於指定值的觀測值比例。

#df
#指標

資訊理論中,熵是用來描述機率分布的不可預測程度。或者,熵也可以定義為每個樣本所含的資訊量。當隨機變數的所有值都同樣可能發生時,分配的熵最高。

如果集合有兩個可能的值「0」和「1」(例如二元分類問題中的標籤),則熵的公式如下:

  H = -p log p - q log q = -p log p - (1-p) * log (1-p)

其中:

  • H 是熵。
  • p 是「1」範例的分數。
  • q 是「0」範例的分數。請注意,q = (1 - p)
  • 記錄通常是記錄 2。在本例中,熵單位為位元。

舉例來說,假設:

  • 100 個範例包含值「1」
  • 300 個範例包含值「0」

因此,熵值為:

  • p = 0.25
  • q = 0.75
  • H = (-0.25)log2(0.25) - (0.75)log2(0.75) = 每個範例 0.81 位元

如果資料集完全平衡 (例如 200 個「0」和 200 個「1」),每個樣本的熵為 1.0 位元。當集合變得越不平衡,其熵值就會越接近 0.0。

決策樹中,熵有助於制定資訊增益,協助分割器在分類決策樹成長期間選取條件

比較熵值與:

熵通常稱為「香農熵」

詳情請參閱「Exact splitter for binary classification with numerical features」(使用精確分割器搭配數值特徵進行二元分類) 課程。

機會平等

#responsible
#指標

公平性指標:評估模型是否能對敏感屬性的所有值,做出同樣準確的預測。換句話說,如果模型的理想結果是正類,目標就是讓所有群組的真陽性率相同。

機會均等與均等勝算有關,兩者都要求所有群組的真陽率和偽陽率相同。

假設 Glubbdubdrib 大學的嚴格數學課程同時招收小人國和大人國的學生。Lilliputians 的中學提供紮實的數學課程,絕大多數學生都有資格參加大學課程。Brobdingnagians 的中學完全不提供數學課程,因此合格的學生少得多。如果無論學生是小人國人還是大人國人,只要符合資格,錄取機率都相同,則就國籍 (小人國或大人國) 而言,偏好的「錄取」標籤即符合機會均等原則。

舉例來說,假設有 100 位小人國人和 100 位大人國人申請進入 Glubbdubdrib 大學,而入學決定如下:

表 1. Lilliputian 申請者 (90% 符合資格)

  晉級 不合格
已錄取 45 3
已遭拒 45 7
總計 90 10
符合資格的學生錄取百分比:45/90 = 50%
不符合資格的學生遭拒百分比:7/10 = 70%
小人國學生總錄取百分比:(45+3)/100 = 48%

 

表 2. Brobdingnagian 申請者 (10% 符合資格):

  晉級 不合格
已錄取 5 9
已遭拒 5 81
總計 10 90
符合資格的學生錄取率:5/10 = 50%
不符合資格的學生拒絕率:81/90 = 90%
Brobdingnagian 學生總錄取率:(5+9)/100 = 14%

上述例子符合接受合格學生的機會均等原則,因為合格的 Lilliputians 和 Brobdingnagians 都有 50% 的入學機會。

雖然滿足機會均等,但下列兩項公平性指標不符合條件:

  • 群體均等:小人國人和大人國人進入大學的比例不同;小人國學生有 48% 能進入大學,但大人國學生只有 14% 能進入大學。
  • 均等機會:符合資格的 Lilliputian 和 Brobdingnagian 學生都有相同的入學機會,但額外限制 (不符合資格的 Lilliputian 和 Brobdingnagian 學生都有相同的拒絕機會) 並不符合。不符合資格的 Lilliputian 遭拒率為 70%,不符合資格的 Brobdingnagian 遭拒率則為 90%。

詳情請參閱機器學習速成課程中的「公平性:機會均等」。

等化勝算

#responsible
#指標

這項公平性指標可評估模型是否能針對敏感屬性的所有值,對正類負類做出同樣準確的預測,而不僅限於其中一類。換句話說,所有群組的真陽率偽陰率應相同。

均等機會與機會均等有關,後者只著重於單一類別 (正或負) 的錯誤率。

舉例來說,假設 Glubbdubdrib 大學的嚴格數學課程同時招收小人國和大腳國的學生。Lilliputians 的中學提供完善的數學課程,絕大多數學生都符合大學課程的資格。Brobdingnagian 的中學完全沒有數學課,因此合格的學生少得多。只要申請人符合資格,無論是小人國或大人國的人,都有同等機會獲准加入該計畫,若不符合資格,則有同等機會遭到拒絕,即滿足均等機會條件。

假設有 100 名小人國人和 100 名大人國人申請進入 Glubbdubdrib 大學,而入學決定如下:

表 3. Lilliputian 申請者 (90% 符合資格)

  晉級 不合格
已錄取 45 2
已遭拒 45 8
總計 90 10
符合資格的學生錄取百分比:45/90 = 50%
不符合資格的學生遭拒百分比:8/10 = 80%
小人國學生總錄取百分比:(45+2)/100 = 47%

 

表 4. Brobdingnagian 申請者 (10% 符合資格):

  晉級 不合格
已錄取 5 18
已遭拒 5 72
總計 10 90
符合資格的學生錄取率:5/10 = 50%
不符合資格的學生拒絕率:72/90 = 80%
Brobdingnagian 學生總錄取率:(5+18)/100 = 23%

由於符合資格的 Lilliputian 和 Brobdingnagian 學生都有 50% 的入學機會,不符合資格的學生則有 80% 的機率遭到拒絕,因此滿足了均等機率條件。

「機會均等」的正式定義請參閱「Equality of Opportunity in Supervised Learning」(監督式學習中的機會均等) 一文,如下所示:「如果預測值 Ŷ 和受保護屬性 A 相互獨立,且以 Y 為條件,則預測值 Ŷ 會滿足受保護屬性 A 和結果 Y 的機會均等條件。」

evals

#generativeAI
#指標

主要用來做為大型語言模型評估的縮寫。 廣義來說,評估是任何形式的評估縮寫。

評估

#generativeAI
#指標

評估模型品質或比較不同模型成效的程序。

如要評估監督式機器學習模型,通常會根據驗證集測試集進行評估。評估 LLM 通常需要進行更廣泛的品質和安全評估。

F

F1

#指標

「匯總」二元分類指標,同時依據精確度喚回度。公式如下:

$$F{_1} = \frac{\text{2 * precision * recall}} {\text{precision + recall}}$$

公平性指標

#responsible
#指標

可衡量的「公平性」數學定義。常用的公平性指標包括:

許多公平性指標互斥,請參閱公平性指標互相衝突

偽陰性 (FN)

#fundamentals
#指標

模型錯誤預測負類的例子。舉例來說,模型預測某封電子郵件不是垃圾郵件 (負面類別),但該郵件實際上是垃圾郵件

偽陰率

#指標

模型錯誤預測為負類的實際正類範例比例。下列公式可計算偽陰性率:

$$\text{false negative rate} = \frac{\text{false negatives}}{\text{false negatives} + \text{true positives}}$$

詳情請參閱機器學習速成課程中的「門檻和混淆矩陣」。

偽陽性 (FP)

#fundamentals
#指標

舉例來說,模型錯誤預測正類。舉例來說,模型預測特定電子郵件是垃圾郵件 (正類),但該電子郵件其實不是垃圾郵件

詳情請參閱機器學習速成課程中的「門檻和混淆矩陣」。

偽陽率 (FPR)

#fundamentals
#指標

模型錯誤預測為正類的實際負例比例。下列公式可計算出誤報率:

$$\text{false positive rate} = \frac{\text{false positives}}{\text{false positives} + \text{true negatives}}$$

偽陽率是 ROC 曲線的 x 軸。

詳情請參閱機器學習速成課程中的「分類:ROC 和 AUC」。

特徵重要性

#df
#指標

變數重要性的同義詞。

基礎模型

#generativeAI
#指標

這類模型經過訓練,可處理大量多樣的訓練集,是極為龐大的預先訓練模型。基礎模型可以執行下列兩項操作:

  • 能妥善回應各種要求。
  • 做為額外微調或其他自訂作業的基礎模型

換句話說,基礎模型在一般情況下已具備強大功能,但可進一步自訂,以更有效率地完成特定工作。

成功次數比例

#generativeAI
#指標

用於評估機器學習模型生成文字的指標。 成功率是指「成功」生成的文字輸出內容數量,除以生成的文字輸出內容總數。舉例來說,如果大型語言模型生成 10 個程式碼區塊,其中 5 個成功,則成功率為 50%。

雖然成功率在整個統計領域都很有用,但在 ML 中,這項指標主要用於評估可驗證的任務,例如程式碼生成或數學問題。

G

吉尼不純度

#df
#指標

類似的指標。分割器 會使用從吉尼不純度或熵值衍生的值,組成用於分類條件決策樹資訊增益是從熵值衍生而來。從吉尼不純度衍生的指標,目前沒有普遍接受的同義詞;不過,這個未命名的指標與資訊增益同樣重要。

吉尼不純度也稱為「吉尼係數」,或簡稱「吉尼」

H

轉折損失

#指標

一系列用於分類損失函式,旨在找出與每個訓練範例盡可能遠的決策邊界,進而盡量擴大範例與邊界之間的間隔。KSVM 使用鉸鏈損失 (或平方鉸鏈損失等相關函式)。如果是二元分類,鉸鏈損失函式的定義如下:

$$\text{loss} = \text{max}(0, 1 - (y * y'))$$

其中 y 是實際標籤 (-1 或 +1),y' 則是分類模型的原始輸出內容:

$$y' = b + w_1x_1 + w_2x_2 + … w_nx_n$$

因此,鉸鏈損失與 (y * y') 的關係圖如下所示:

由兩條相連線段組成的笛卡爾圖。第一條線段的起點為 (-3, 4),終點為 (1, 0)。第二條線段從 (1, 0) 開始,並以 0 的斜率無限延伸。

I

公平性指標互相衝突

#responsible
#指標

某些公平性概念互不相容,無法同時滿足。因此,沒有單一通用的指標可用於量化公平性,並套用至所有機器學習問題。

雖然這可能令人沮喪,但公平性指標不相容並不代表公平性工作毫無成果。而是建議根據特定機器學習問題的發生情境來定義公平性,以避免發生與應用實例相關的危害。

如要進一步瞭解公平性指標互相衝突的問題,請參閱「公平性的(不)可能性」。

個人公平性

#responsible
#指標

這項公平性指標會檢查類似的個人是否獲得類似的分類結果。舉例來說,Brobdingnagian Academy 可能想確保成績和標準化測驗分數相同的兩名學生,獲得入學許可的機率相同,以滿足個人公平性。

請注意,個別公平性完全取決於您如何定義「相似性」(在本例中為成績和測驗分數),如果相似性指標遺漏重要資訊 (例如學生的課程嚴謹程度),您可能會引發新的公平性問題。

如要進一步瞭解個別公平性,請參閱「透過認知實現公平性」。

資訊增益

#df
#指標

決策樹林中,節點的與其子項節點熵的加權 (依範例數量) 總和之間的差異。節點的熵是該節點中範例的熵。

舉例來說,請考量下列熵值:

  • 父節點的熵 = 0.6
  • 一個子節點的熵,有 16 個相關範例 = 0.2
  • 另一個子節點的熵 (24 個相關範例) = 0.1

因此,40% 的範例位於一個子節點,60% 位於另一個子節點。因此:

  • 子節點的加權熵總和 = (0.4 * 0.2) + (0.6 * 0.1) = 0.14

因此,資訊增益為:

  • 資訊增益 = 父項節點的熵 - 子項節點的加權熵總和
  • 資訊增益 = 0.6 - 0.14 = 0.46

大多數分割器會盡量建立條件,以獲得最多資訊。

資料標註一致性

#指標

這項指標可衡量資料標註人員執行工作時,判定一致的頻率。 如果評估人員意見不一致,可能需要改善工作指示。有時也稱為「標註者間一致性」或「評估者間信度」。另請參閱 Cohen 的 Kappa,這是最常用的評估者間一致性測量方法之一。

詳情請參閱機器學習速成課程中的「類別資料:常見問題」。

L

L1 損失

#fundamentals
#指標

損失函式,用於計算實際標籤值與模型預測值之間的絕對差異。舉例來說,以下是五個範例批次 L1 損失計算:

範例的實際值 模型預測值 差異的絕對值
7 6 1
5 4 1
8 11 3
4 6 2
9 8 1
  8 = L1 損失

相較於 L2 損失,L1 損失對離群值的敏感度較低。

平均絕對誤差是每個樣本的平均 L1 損失。

詳情請參閱機器學習速成課程中的「線性迴歸:損失」。

L2 損失

#fundamentals
#指標

損失函式:計算實際標籤值與模型預測值之間的差異平方。舉例來說,以下是五個範例批次 L2 損失計算:

範例的實際值 模型預測值 Delta 的平方
7 6 1
5 4 1
8 11 9
4 6 4
9 8 1
  16 = L2 損失

由於平方運算,L2 損失會放大離群值的影響。也就是說,相較於 L1 損失,L2 損失對錯誤預測的反應更強烈。舉例來說,前述批次的 L1 損失會是 8 而不是 16。請注意,單一離群值就占了 16 個中的 9 個。

迴歸模型通常會使用 L2 損失做為損失函式。

均方誤差是每個樣本的平均 L2 損失。平方損失是 L2 損失的別名。

詳情請參閱機器學習速成課程中的「邏輯迴歸:損失和正規化」。

LLM 評估

#generativeAI
#指標

用來評估大型語言模型 (LLM) 效能的一組指標和基準。概略來說,LLM 評估作業:

  • 協助研究人員找出需要改進的大型語言模型。
  • 有助於比較不同 LLM,並找出最適合特定工作的 LLM。
  • 確保 LLM 安全無虞且符合道德規範。

詳情請參閱機器學習速成課程中的大型語言模型 (LLM)

損失

#fundamentals
#指標

訓練監督式模型時,會測量模型預測標籤之間的差距。

損失函數會計算損失。

詳情請參閱機器學習速成課程中的「線性迴歸:損失」。

損失函數

#fundamentals
#指標

訓練或測試期間,計算批次範例損失的數學函式。如果模型預測結果良好,損失函式會傳回較低的損失值;如果模型預測結果不佳,則會傳回較高的損失值。

訓練的目標通常是盡量減少損失函式傳回的損失。

損失函數的種類繁多,請為您要建構的模型類型選擇適當的損失函數。例如:

M

平均絕對誤差 (MAE)

#指標

使用 L1 損失時,每個樣本的平均損失。平均絕對誤差的計算方式如下:

  1. 計算批次的 L1 損失。
  2. 將 L1 損失除以批次中的樣本數。

舉例來說,請考慮下列五個範例批次的 L1 損失計算:

範例的實際值 模型預測值 損失 (實際值與預測值之間的差異)
7 6 1
5 4 1
8 11 3
4 6 2
9 8 1
  8 = L1 損失

因此,L1 損失為 8,範例數為 5。因此,平均絕對誤差為:

Mean Absolute Error = L1 loss / Number of Examples
Mean Absolute Error = 8/5 = 1.6

請比較平均絕對誤差與均方誤差均方根誤差

前 k 項的平均精確度平均值 (mAP@k)

#generativeAI
#指標

驗證資料集中所有「k 處的平均精確度」分數的統計平均值。在 k 處使用平均精確度,可判斷推薦系統產生的建議品質。

雖然「平均值」一詞聽起來有些多餘,但這個指標名稱很合適。畢竟這項指標會找出多個「k 處的平均精確度」值。

均方誤差 (MSE)

#指標

使用 L2 損失時,每個樣本的平均損失。均方誤差的計算方式如下:

  1. 計算批次的 L2 損失。
  2. 將 L2 損失除以批次中的樣本數。

舉例來說,請看下列五個樣本批次的損失:

實際值 模型預測 損失 平方損失
7 6 1 1
5 4 1 1
8 11 3 9
4 6 2 4
9 8 1 1
16 = L2 損失

因此,均方誤差為:

Mean Squared Error = L2 loss / Number of Examples
Mean Squared Error = 16/5 = 3.2

均方誤差是常見的訓練最佳化工具,特別適用於線性迴歸

請比較均方誤差與平均絕對誤差均方根誤差

TensorFlow Playground 使用均方差計算損失值。

指標

#TensorFlow
#指標

您重視的統計資料。

目標是機器學習系統嘗試最佳化的指標。

指標 API (tf.metrics)

#指標

用於評估模型的 TensorFlow API。舉例來說,tf.metrics.accuracy 可判斷模型的預測結果與標籤相符的頻率。

minimax loss

#指標

生成對抗網路的損失函式,以生成資料和真實資料的分布之間的交叉熵為依據。

第一篇論文使用極小極大損失來描述生成對抗網路。

詳情請參閱「生成對抗網路」課程中的損失函式

模型容量

#指標

模型可學習的問題複雜程度。模型能學習的問題越複雜,模型的能力就越高。模型容量通常會隨著模型參數數量增加。如要瞭解分類模型容量的正式定義,請參閱「VC 維度」。

負類

#fundamentals
#指標

二元分類中,一個類別稱為「正類」,另一個類別則稱為「負類」。正類是模型測試的項目或事件,負類則是其他可能性。例如:

  • 醫療檢測中的負面類別可能是「非腫瘤」。
  • 在電子郵件分類模型中,負面類別可能是「非垃圾郵件」。

正類形成對比。

O

目標

#指標

演算法嘗試最佳化的指標

目標函式

#指標

模型要盡量提升的數學公式或指標。 舉例來說,線性迴歸的目標函式通常是均方損失。因此,訓練線性迴歸模型時,訓練目標是盡量減少均方損失。

在某些情況下,目標是盡量提高目標函式。舉例來說,如果目標函式是準確度,目標就是盡可能提高準確度。

另請參閱「損失」。

P

pass at k (pass@k)

#指標

這項指標用於判斷大型語言模型生成的程式碼 (例如 Python) 品質。 具體來說,pass@k 會告訴您,在 k 個生成的程式碼區塊中,至少有一個程式碼區塊通過所有單元測試的機率。

大型語言模型通常難以針對複雜的程式設計問題生成優質程式碼。軟體工程師會提示大型語言模型,針對同一問題生成多個 (k) 解決方案,藉此解決這個問題。接著,軟體工程師會針對單元測試,測試每項解決方案。k 的通過計算取決於單元測試的結果:

  • 如果一或多個解決方案通過單元測試,則 LLM 通過該程式碼生成挑戰。
  • 如果沒有任何解決方案通過單元測試,LLM 就會失敗,無法完成程式碼生成挑戰。

k 的傳遞公式如下:

\[\text{pass at k} = \frac{\text{total number of passes}} {\text{total number of challenges}}\]

一般而言,k 值越高,通過 k 分數就越高;不過,k 值越高,需要的大型語言模型和單元測試資源就越多。

performance

#指標

多載字詞,含義如下:

  • 軟體工程中的標準意義。也就是說,這段軟體執行的速度 (或效率) 有多快?
  • 機器學習中的意義。這裡的「成效」會回答下列問題:這個模型有多正確?也就是說,模型的預測結果有多準確?

排列變數重要性

#df
#指標

一種變數重要性,用於評估模型在特徵值經過排列後,預測錯誤率的增幅。排序變數重要性是與模型無關的指標。

困惑度

#指標

用來評估模型完成工作的程度。舉例來說,假設您的工作是讀取使用者在手機鍵盤上輸入的字詞前幾個字母,並提供可能的完成字詞清單。這項工作的困惑度 P 大約是您需要提供的猜測次數,才能讓清單包含使用者嘗試輸入的實際字詞。

複雜度與交叉熵的關係如下:

$$P= 2^{-\text{cross entropy}}$$

正類

#fundamentals
#指標

您要測試的類別。

舉例來說,癌症模型中的正向類別可能是「腫瘤」。 電子郵件分類模型中的正類可能是「垃圾郵件」。

負類形成對比。

PR AUC (PR 曲線下面積)

#指標

內插精確度和喚回度曲線下的面積,是透過繪製不同分類門檻值的 (喚回度、精確度) 點取得。

精確性

#fundamentals
#指標

分類模型的指標,可用來回答下列問題:

模型預測正類時,預測正確的百分比是多少?

公式如下:

$$\text{Precision} = \frac{\text{true positives}} {\text{true positives} + \text{false positives}}$$

其中:

  • 真陽性是指模型正確預測正類。
  • 偽陽性是指模型錯誤預測正類。

舉例來說,假設模型做出 200 項正向預測。在這 200 項正向預測中:

  • 其中 150 個是真陽性。
  • 其中 50 個是誤報。

在這種情況下:

$$\text{Precision} = \frac{\text{150}} {\text{150} + \text{50}} = 0.75$$

準確率喚回度形成對比。

詳情請參閱機器學習速成課程中的「分類:準確度、喚回率、精確度和相關指標」。

前 k 項的查準率 (precision@k)

#指標

用於評估排序 (依序排列) 項目清單的指標。 k 的精確度會指出該清單中前 k 個項目與「相關」的比例。也就是:

\[\text{precision at k} = \frac{\text{relevant items in first k items of the list}} {\text{k}}\]

k 的值必須小於或等於傳回清單的長度。 請注意,傳回清單的長度不屬於計算範圍。

關聯性通常是主觀的,即使是人工評估人員也經常對哪些項目具有關聯性意見不合。

比較時段:

精確度與喚回度曲線

#指標

在不同分類門檻下,精確度喚回度的曲線。

預測偏誤

#指標

這個值表示資料集中預測平均值與標籤平均值之間的差距。

請勿與機器學習模型中的偏誤項混淆,也不要與倫理和公平性方面的偏誤混淆。

預測同位性

#responsible
#指標

公平性指標:檢查特定分類模型準確率是否對所考量的子群組一視同仁。

舉例來說,如果模型預測大學錄取結果時,對小人國人和大人國人的預測精確度相同,就符合國籍的預測均等性。

預測同價有時也稱為「預測同價率」

如要進一步瞭解預測均等性,請參閱「公平性定義說明」(第 3.2.1 節)。

預測價格一致性

#responsible
#指標

預測同位的別名。

機率密度函式

#指標

這個函式會找出資料樣本完全符合特定值的頻率。如果資料集的值是連續的浮點數,就很少會出現完全相符的情況。不過,從值 x 到值 y整合機率密度函式,會產生 xy 之間資料樣本的預期頻率。

舉例來說,假設常態分布的平均值為 200,標準差為 30。如要判斷落在 211.4 到 218.7 範圍內的資料樣本預期頻率,可以整合常態分布的機率密度函式 (從 211.4 到 218.7)。

R

召回

#fundamentals
#指標

分類模型的指標,可用來回答下列問題:

基準真相正類時,模型正確識別為正類的預測百分比是多少?

公式如下:

\[\text{Recall} = \frac{\text{true positives}} {\text{true positives} + \text{false negatives}} \]

其中:

  • 真陽性是指模型正確預測正類。
  • 偽陰性表示模型錯誤預測為負類

舉例來說,假設模型對基準真相為正類的樣本做出 200 項預測。在這 200 項預測中:

  • 其中 180 個是真陽性。
  • 其中 20 個是偽陰性。

在這種情況下:

\[\text{Recall} = \frac{\text{180}} {\text{180} + \text{20}} = 0.9 \]

詳情請參閱「分類:準確度、查全率、查準率和相關指標」。

前 k 項的召回率 (recall@k)

#指標

這項指標用於評估系統,該系統會輸出排序 (依序) 的項目清單。「前 k 項的召回率」k 是指在該清單的前 k 個項目中,相關項目所占的分數,計算方式為相關項目數除以傳回的相關項目總數。

\[\text{recall at k} = \frac{\text{relevant items in first k items of the list}} {\text{total number of relevant items in the list}}\]

對比度與 k 的精確度。

ROC 曲線

#fundamentals
#指標

二元分類中,不同分類閾值真陽率偽陽率圖表。

ROC 曲線的形狀代表二元分類模型區分正類和負類的能力。舉例來說,假設二元分類模型完美區分了所有負類和正類:

數線上右側有 8 個正向範例,左側有 7 個負向範例。

上述模型的 ROC 曲線如下所示:

ROC 曲線。X 軸為偽陽率,Y 軸為真陽率。曲線呈倒 L 形。曲線從 (0.0,0.0) 開始,直接向上移動至 (0.0,1.0)。然後曲線會從 (0.0,1.0) 變成 (1.0,1.0)。

相較之下,下圖繪製了原始邏輯迴歸值,代表模型效能不佳,完全無法區分負面類別和正面類別:

數線上正向範例和負向類別完全混雜。

這個模型的 ROC 曲線如下所示:

ROC 曲線,實際上是從 (0.0,0.0) 到 (1.0,1.0) 的直線。

同時,在現實世界中,大多數二元分類模型都會在某種程度上區分正類和負類,但通常不會完美區分。因此,典型的 ROC 曲線會落在兩個極端之間:

ROC 曲線。X 軸為偽陽率,Y 軸為真陽率。ROC 曲線近似於從西到北的羅盤點之間,一條不穩定的弧線。

ROC 曲線最接近 (0.0,1.0) 的點,理論上會找出理想的分類門檻。不過,其他幾個現實世界的問題會影響理想分類門檻的選取。舉例來說,偽陰性造成的困擾可能遠大於偽陽性。

AUC 是用來彙整 ROC 曲線的數值指標,會以單一浮點數值表示。

均方根誤差 (RMSE)

#fundamentals
#指標

均方誤差的平方根。

ROUGE (喚回度導向的摘要評估研究)

#指標

這是一系列指標,用於評估自動摘要和機器翻譯模型。ROUGE 指標會判斷參考文字與機器學習模型生成的文字重疊的程度。ROUGE 系列的每個成員都會以不同的方式測量重疊程度。ROUGE 分數越高,表示參考文字與生成文字的相似度越高。

每個 ROUGE 系列成員通常會產生下列指標:

  • 精確度
  • 喚回度
  • F1

詳情和範例請參閱:

ROUGE-L

#指標

ROUGE 系列的指標,著重於參考文字生成文字最長共同子序列的長度。下列公式會計算 ROUGE-L 的召回率和精確度:

$$\text{ROUGE-L recall} = \frac{\text{longest common sequence}} {\text{number of words in the reference text} }$$
$$\text{ROUGE-L precision} = \frac{\text{longest common sequence}} {\text{number of words in the generated text} }$$

然後使用 F1 將 ROUGE-L 喚回率和 ROUGE-L 精確度匯總為單一指標:

$$\text{ROUGE-L F} {_1} = \frac{\text{2} * \text{ROUGE-L recall} * \text{ROUGE-L precision}} {\text{ROUGE-L recall} + \text{ROUGE-L precision} }$$

ROUGE-L 會忽略參考文字和生成文字中的任何換行符,因此最長共同子序列可能會跨越多個句子。如果參考文字和生成的文字包含多個句子,一般來說,ROUGE-Lsum (ROUGE-L 的變體) 是較好的指標。ROUGE-Lsum 會判斷段落中每個句子的最長共同子序列,然後計算這些最長共同子序列的平均值。

ROUGE-N

#指標

ROUGE 系列指標集,用於比較參考文字生成文字中特定大小的共用 N 元語。例如:

  • ROUGE-1 會計算參考文字和生成文字中共同的符記數量。
  • ROUGE-2 會計算參考文字和生成文字中二元語法 (2 元語法) 的數量。
  • ROUGE-3 會測量參考文字和生成文字中,共用的三元語法 (3 元語法) 數量。

您可以使用下列公式,計算 ROUGE-N 系列中任何成員的 ROUGE-N 召回率和 ROUGE-N 精確度:

$$\text{ROUGE-N recall} = \frac{\text{number of matching N-grams}} {\text{number of N-grams in the reference text} }$$
$$\text{ROUGE-N precision} = \frac{\text{number of matching N-grams}} {\text{number of N-grams in the generated text} }$$

接著,您可以使用 F1,將 ROUGE-N 喚回率和 ROUGE-N 精確度匯總為單一指標:

$$\text{ROUGE-N F}{_1} = \frac{\text{2} * \text{ROUGE-N recall} * \text{ROUGE-N precision}} {\text{ROUGE-N recall} + \text{ROUGE-N precision} }$$

ROUGE-S

#指標

寬容形式的 ROUGE-N,可啟用 skip-gram 比對。也就是說,ROUGE-N 只會計算完全相符的 N 元語法,但 ROUGE-S 也會計算以一或多個字詞分隔的 N 元語法。舉例來說,您可以嘗試:

計算 ROUGE-N 時,2-gram「White clouds」與「White billowing clouds」不符。不過,在計算 ROUGE-S 時,「White clouds」(白雲)確實與「White billowing clouds」(白雲朵朵)相符。

R 平方

#指標

迴歸指標,指出標籤的變異程度是由個別特徵或特徵集所造成。R 平方值介於 0 到 1 之間,解讀方式如下:

  • R 平方值為 0 表示標籤的變異與特徵集無關。
  • R 平方值為 1 表示標籤的所有變異都是由特徵集所致。
  • 介於 0 和 1 之間的 R 平方值,表示可從特定特徵或特徵集預測標籤變異的程度。舉例來說,R 平方值為 0.10 表示標籤的變異數有 10% 是由特徵集造成,R 平方值為 0.20 表示有 20% 是由特徵集造成,依此類推。

R 平方是模型預測值與真值之間的皮爾森相關係數平方。

計分

#指標

推薦系統的一部分,可為候選項目生成階段產生的每個項目提供值或排名。

相似度指標

#clustering
#指標

分群演算法中,用來判斷任意兩個樣本相似程度的指標。

稀疏度

#指標

向量或矩陣中設為零 (或空值) 的元素數量,除以該向量或矩陣中的項目總數。舉例來說,假設有 100 個元素的矩陣,其中 98 個儲存格包含零。稀疏程度的計算方式如下:

$$ {\text{sparsity}} = \frac{\text{98}} {\text{100}} = {\text{0.98}} $$

特徵稀疏性是指特徵向量的稀疏性;模型稀疏性是指模型權重的稀疏性。

平方轉折損失

#指標

轉折損失的平方。平方轉折損失對離群值的懲罰比一般轉折損失更嚴厲。

平方損失

#fundamentals
#指標

L2 損失 的同義詞。

T

測試損失

#fundamentals
#指標

代表模型對測試集損失指標。建構模型時,您通常會盡量減少測試損失。這是因為相較於低訓練損失或低驗證損失,低測試損失是更強大的品質信號。

如果測試損失與訓練損失或驗證損失之間存在巨大差距,有時表示您需要提高正規化率

前 k 項準確率

#指標

在生成的清單中,前 k 個位置顯示「目標標籤」的百分比。清單可以是個人化建議,也可以是依 softmax 排序的項目清單。

Top-k 準確率也稱為「k 準確率」

毒性

#指標

內容是否辱罵、威脅或令人反感。許多機器學習模型都能辨識及評估毒性。這類模型大多會根據多項參數 (例如濫用語言的程度和威脅性語言的程度) 判斷毒性。

訓練損失

#fundamentals
#指標

代表模型在特定訓練疊代期間的損失指標。舉例來說,假設損失函式為平均平方誤差。舉例來說,第 10 次疊代的訓練損失 (均方誤差) 為 2.2,第 100 次疊代的訓練損失為 1.9。

損失曲線會繪製訓練損失與疊代次數的關係圖。損失曲線可提供下列訓練提示:

  • 如果斜率向下,表示模型正在進步。
  • 如果斜率向上,表示模型品質正在變差。
  • 平緩的斜率表示模型已達到收斂

舉例來說,以下是經過某種程度理想化的損失曲線,顯示:

  • 在初期反覆執行階段,斜率大幅下降,表示模型快速進步。
  • 斜率逐漸趨緩 (但仍向下),直到訓練接近尾聲為止,這表示模型持續進步,但速度比初期反覆運算時稍慢。
  • 訓練結束時的斜率平緩,表示模型已收斂。

訓練損失與疊代次數的關係圖。這條損失曲線的開頭是陡峭的下降斜率。斜率會逐漸趨緩,直到斜率為零。

雖然訓練損失很重要,但請參閱泛化

真陰性 (TN)

#fundamentals
#指標

舉例來說,模型正確預測負類。舉例來說,模型推斷某封電子郵件不是垃圾郵件,而該電子郵件確實不是垃圾郵件

真陽性 (TP)

#fundamentals
#指標

舉例來說,模型正確預測正類。舉例來說,模型推斷特定電子郵件是垃圾郵件,而該電子郵件確實是垃圾郵件。

真陽率 (TPR)

#fundamentals
#指標

recall 的同義詞。也就是:

$$\text{true positive rate} = \frac {\text{true positives}} {\text{true positives} + \text{false negatives}}$$

真陽率是 ROC 曲線的 y 軸。

V

驗證損失

#fundamentals
#指標

代表模型在特定訓練疊代期間,於驗證集上的損失指標

另請參閱一般化曲線

變數重要性

#df
#指標

一組分數,代表各特徵對模型的重要性。

舉例來說,假設您要使用決策樹估算房價。假設這個決策樹使用三項特徵:尺寸、年齡和風格。如果計算出三個特徵的變數重要性為 {size=5.8, age=2.5, style=4.7},則對決策樹而言,大小比年齡或風格更重要。

變數重要性指標有很多種,可讓 ML 專家瞭解模型的不同層面。

W

Wasserstein 損失

#指標

這是生成對抗網路中常用的損失函式之一,根據生成資料和真實資料分布之間的地球移動距離計算得出。