边界函数Bounding Function(成长函数的上界)

根据成长函数的定义,猜测

边界函数Bounding Function(成长函数的上界)   ——>break point K restricts maximum possible mh(N) a lot for N>k

bounding functionB(N, k): maximum possible mH(N) when break point = k

下面是一个填写表的过程

(1)根据一些简单的推导,得到一个如下所示的表格:

当B(2,2)表示有2个点,这两个点不能被shatter,最多有一个点被shatter,故B(2,2)=3

当B(3,2)表示有3个点,其中任意两个点不能被shatter,因此可以是(o,o,o)(o,o,x)(o,x,o)(x,o,o),故B(3,2)=4

边界函数Bounding Function(成长函数的上界)

(2)对于break point=1的情况来说,无论有多少个点,有且仅有一条记录的样式,因为如果有不同的,则会产生大于一个数量的点背shatter

边界函数Bounding Function(成长函数的上界)

(3)对于任意的点来说,如果break point>n 则任意的点都不能内n个点都可以随便取,都不能被shatter掉,因此为B(Nk)=2n

边界函数Bounding Function(成长函数的上界)

(4)对于对角线上的点,即有N个点任意的N-1个点都会被shatter掉,任意的N个点都不会被shatter掉,因此B(Nk)=2n-1

边界函数Bounding Function(成长函数的上界)

(5)对于剩余的点,其值的求解过程如示例一

边界函数Bounding Function(成长函数的上界)

(6)最后,根据示例一,可以得到如下结果

边界函数Bounding Function(成长函数的上界)

示例一:

(1)以B(4,3)为例,4个输入中任意3个都不能被shatter,用一个简单的程序遍历所有2^16个划分组合得到B(4,3)=11。得到如下图所示:

边界函数Bounding Function(成长函数的上界)

(2)将这11个划分分为2组啥,如下图所示

边界函数Bounding Function(成长函数的上界)

其中橙色的划分总能找到相似的伴侣,紫色的划分总是单身的,接着,如下图所示:

边界函数Bounding Function(成长函数的上界)

根据上图可知B(4,3)=11=2α+β,

由于k=3,所以(x1, x2, x3)不能被shatter:α+β≤B(3,3)

由于x4成对,且(x1, x2, x3, x4)不能shatter任意3个,所以(x1, x2, x3)不能shatter任意2个:α≤B(3,2)

所以:

边界函数Bounding Function(成长函数的上界)              边界函数Bounding Function(成长函数的上界) 最终得到(6)中的结果。

边界函数Bounding Function(成长函数的上界)  并且经过证明,坐式中的等号是恒成立的,证明过程省略。

把备选函数集H中备选函数的数量M用成长函数代替,正确的公式应该是:

边界函数Bounding Function(成长函数的上界)

这就是VC Bound:

边界函数Bounding Function(成长函数的上界)

它提供了一个对机器学习结果可靠性的衡量,因为成长函数是N的多项式,所以BAD事件发生的概率随着N的增大而显著下降。

Eout≈Ein possible if mH(N)breaks somewhere and N large enough.

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