数理统计中均方误差是指参数估计值与参数值之差平方的期望值,记为MSE。MSE是衡量“平均误差”的一种较方便的方法,MSE可以评价数据的变化程度,MSE的值越小,说明预测模型描述实验数据具有更好的精确度。
SSE(和方差)
在统计学中,该参数计算的是拟合数据和原始对应点的误差的平方和,计算公式为:
其中 是真实数据, 是拟合的数据, ,从这里可以看出SSE接近于0,说明模型选择和拟合更好,数据预测也越成功。
MSE(均方方差)
该统计参数是预测数据和原始数据对应点误差的平方和的均值,也就是 ![](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/svg/651535/1645325935259-7a7a9b0f-d193-4687-af24-a23090f9a338.svg#clientId=uc5876991-1385-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&from=paste&id=u871ca546&margin=%5Bobject%20Object%5D&originHeight=37&originWidth=39&originalType=url&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&status=done&style=none&taskId=u36f03251-8c39-4454-97ca-5c89cc6dc2d&title=) ,和SSE没有太大的区别,计算公式为:<br />![equation.svg](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/svg/651535/1645325947515-1396edd6-348e-4a66-b741-1f4822eb13cc.svg#clientId=uc5876991-1385-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&from=drop&id=ua935f016&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=equation.svg&originHeight=46&originWidth=525&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=11154&status=done&style=none&taskId=u8851404c-cd2f-44a6-9820-a137ade84dd&title=)<br />其中,n为样本的个数。
RMSE
该统计参数,也叫回归系统的拟合标准差,是MSE的平方根,计算公式为:
Mean-Squared Loss的概率解释
假设我们的模型是二维平面的线性回归模型: ,对于这个模型,我们定义损失函数为MSE,将得到如下的表达式:
下面我们试着通过概率的角度,推导出上述的MSE损失函数表达式。
在线性回归模型中,我们最终希望对于输入 进行线性组合得到值Y,考虑到输入带有噪声的情况的表达式如下:
为了使模型更合理,我们假设 服从均值为0,方差为1的高斯分布,即 。所以有:
所以,Y服从均值为 ,方差为1的高斯分布,则样本点的 概率为:
有了单个样本的概率,我们就可以计算样本集的似然概率,我们假设每个样本是独立的:
对似然函数取对数,得到对数似然函数:
这个对数似然函数的形式和我们的MSE损失函数的定义是一样的。所以,使用MSE损失函数意味着,我们假设我们的模型是对噪声的输入做估计,该噪声服从高斯分布。
损失函数效果
缺点
使用MSE的一个缺点就是其偏导值在输出概率值接近0或者接近1的时候非常小,这可能会造成模型刚开始训练时,偏导值几乎消失。
这导致模型在一开始学习的时候速率非常慢,而使用交叉熵作为损失函数则不会导致这样的情况发生