Logistic Regression

ロジスティック回帰の可視化ラボ

シグモイド境界学習による二値分類シミュレーション。

ロジスティック回帰は二値ターゲットのクラス所属確率を予測します。

$$ \hat{y} = \sigma(z), \quad z = mx + b, \quad \sigma(z)=\frac{1}{1+e^{-z}} $$

モデルは 0〜1 の値を出力します。0.5 などのしきい値で確率をクラスラベルに変換します。

学習目標は負の対数尤度を最小化します:

$$ L(m,b)=-\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}\left[y_i\log(\hat{y_i})+(1-y_i)\log(1-\hat{y_i})\right] $$

この損失は高い確信度の誤りを強く罰し、確率出力のキャリブレーションを改善します。

一特徴のロジスティック回帰では、バッチ勾配は次の通りです:

$$ \frac{\partial L}{\partial m}=\frac{1}{n}\sum(\hat{y_i}-y_i)x_i,\quad \frac{\partial L}{\partial b}=\frac{1}{n}\sum(\hat{y_i}-y_i) $$

$$ m \leftarrow m-\eta\frac{\partial L}{\partial m},\quad b \leftarrow b-\eta\frac{\partial L}{\partial b} $$

学習率が低いほど安定し、高いほど速いが振動する可能性があります。

  1. クラス点を手動で追加する(クラス0は下側、クラス1は上側)か、ランダムデータを読み込みます。
  2. 自動学習で訓練し、損失の減少を確認します。
  3. ステップで各反復の挙動を確認します。
  4. テストモードを有効にして、任意の入力位置で予測確率を確認します。

キャンバスをクリックして点を追加します。y=0 付近はクラス0、y=1 付近はクラス1です。

損失曲線
解釈ガイド
  • 黄色のS字曲線は学習された確率関数です。
  • 赤い点はクラス1、シアンの点はクラス0です。
  • 中央の遷移帯は決定境界を近似します。
  • 損失の減少は分類の信頼度向上を示します。