Урок по треку Классический ML 7 мин

Линейная и логистическая регрессия за 7 минут

Линейная и логистическая регрессия, L1 и L2, Elastic Net, масштабирование и интерпретация весов.

Линейные модели это бейзлайн почти любой задачи и любимая тема собесов: регуляризация, интерпретация весов, допущения, связь с вероятностями.

Линейная регрессия

ŷ = w·x + b

Обучается минимизацией MSE. Решение в замкнутом виде w = (XᵀX)⁻¹Xᵀy, на практике через QR или SVD, а на больших данных градиентными методами.

Линейность означает линейность по весам. Нелинейные зависимости описывают преобразованными признаками: log(площадь), площадь², индикаторы интервалов, сплайны.

Допущения классического МНК:

  • линейность по параметрам;
  • экзогенность: ошибки не коррелируют с признаками (иначе коэффициенты смещены, например из-за пропущенной переменной);
  • полный ранг X (нет точной мультиколлинеарности);
  • гомоскедастичность и независимость ошибок, нормальность нужны для корректных интервалов и тестов.

Регуляризация

  • Ridge (L2): + λΣw². Плавно уменьшает веса, стабилизирует при мультиколлинеарности.
  • Lasso (L1): + λΣ|w|. Обнуляет часть весов, работает как отбор признаков.
  • Elastic Net: обе. Устойчивее lasso на группах коррелированных признаков.

Почему L1 даёт нули: штраф |w| имеет постоянный по величине градиент и острый угол в нуле. У L2 градиент 2λw исчезает вместе с весом, и вес никогда не становится ровно нулём.

Для одного признака без свободного члена ridge решается явно:

w = Σxy / (Σx² + λ)

Масштабируйте признаки перед регуляризацией: штраф одинаков для всех весов, а величина веса зависит от единиц признака. Статистики скейлера считаются только по трейну. λ подбирают кросс-валидацией по логарифмической сетке.

С вероятностной точки зрения L2 это гауссов приор на веса, L1 лапласов.

Логистическая регрессия

log(p / (1 - p)) = w·x + b,  p = σ(w·x + b)
  • Обучается на log loss, это MLE для Бернулли. Задача выпукла.
  • Градиент по весам Σ(p - y)x / n.
  • Вес интерпретируется через отношение шансов: рост признака на 1 умножает шансы на e^w. Вес ln 3 утраивает шансы, а не вероятность.

Пример: логит 0, шансы 1, p = 0.5. Признак с весом ln 4 вырос на 1: шансы 4, p = 0.8.

Мультикласс: softmax-регрессия учит классы совместно и даёт вероятности с суммой 1; one-vs-rest учит K независимых бинарных моделей.

Почему логрегрессия живёт в проде

  • быстрая, стабильная, хорошо откалиброванные вероятности;
  • интерпретируема, что требуют регуляторы в кредитовании (скоркарты с WoE);
  • хороший бейзлайн для текстов на TF-IDF.

Ограничения: линейная граница, взаимодействия и нелинейности нужно закладывать признаками; без регуляризации на разделимых данных веса уходят в бесконечность.

Частые ошибки

  • Говорить, что вес логрегрессии меняет вероятность на w процентных пунктов.
  • Регуляризовать без масштабирования.
  • Считать, что линейная модель не может описать кривую.
  • Путать допущения, нужные для несмещённости, с нужными для интервалов.

Что спросят на собесе

  • Чем L1 отличается от L2 и почему L1 даёт нули.
  • Как интерпретировать вес логистической регрессии.
  • Допущения линейной регрессии, мультиколлинеарность.
  • Почему логрегрессию до сих пор используют в банках.

Закрепите за 5 минут

После урока в тренажёре 3-5 проверочных вопросов, дальше модуль уходит в повторения.