Ответ вслух Senior Распределения, MLE и MAP обновлено

Откуда берутся MSE и кросс-энтропия

Вопрос

Объясните, как MSE и кросс-энтропия выводятся из метода максимального правдоподобия.

Попробуйте сами

Ответьте вслух за 2 минуты, как на собесе. Потом сверьтесь с тезисами: что прозвучало, а что нет.

Показать ответ и разбор

Коротко

Функция потерь это отрицательный логарифм правдоподобия при выбранной модели шума. Если считать, что y = f(x) + ε с нормальным ε постоянной дисперсии, то -log p(y x) = (y - f(x))²/(2σ²) + const, и максимизация правдоподобия совпадает с минимизацией MSE.

Что должно прозвучать в ответе

  • MLE: максимизировать Σ log p(yᵢ | xᵢ, θ), то есть минимизировать отрицательный log-likelihood

  • Регрессия: y ~ N(f(x), σ²) даёт MSE

  • Классификация: y ~ Бернулли(p(x)) даёт binary cross-entropy

  • Многоклассовая: категориальное распределение даёт softmax с кросс-энтропией

  • Другое распределение шума даёт другую потерю (Лаплас: MAE, Пуассон: Poisson loss)

Что могут спросить следом

  • Какую потерю взять для числа покупок пользователя за неделю?
  • Почему MSE плохо подходит для классификации?

Разбор

Функция потерь это отрицательный логарифм правдоподобия при выбранной модели шума. Если считать, что y = f(x) + ε с нормальным ε постоянной дисперсии, то -log p(y | x) = (y - f(x))²/(2σ²) + const, и максимизация правдоподобия совпадает с минимизацией MSE. Для бинарной классификации y ~ Бернулли(p), где p = σ(f(x)): -log p(y) = -(y log p + (1 - y) log(1 - p)), это binary cross-entropy. Для нескольких классов категориальное распределение с softmax даёт обычную кросс-энтропию. Это полезно как принцип выбора лосса: если шум с тяжёлыми хвостами, лапласово распределение даёт MAE и оценку медианы; для счётчиков вроде числа покупок естественно пуассоновское правдоподобие. MSE для классификации неудачна: с сигмоидой она невыпукла по весам и даёт слабый градиент на уверенных ошибках.

Ответьте сами, а не прочитайте

В тренажёре вопрос попадёт в повторения и вернётся, когда начнёт забываться. Плюс билеты с зачётом: 20 вопросов, не больше 2 ошибок.