이진 분류 설정에서 정확도가 부적절한 점수 규칙입니까?


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나는 최근에 확률 론적 분류 자에 대한 적절한 채점 규칙에 대해 배우고있다. 이 웹 사이트의 여러 스레드는 정확성이 부적절한 점수 규칙이며 로지스틱 회귀와 같은 확률 모델에 의해 생성 된 예측의 품질을 평가하는 데 사용해서는 안된다는 점을 강조했습니다.

그러나 내가 읽은 꽤 많은 학술 논문은 이진 분류 설정에서 (엄격하지 않은) 적절한 채점 규칙의 예로서 오 분류 손실을주었습니다. 내가 찾을 수있는 가장 명확한 설명은 7 페이지 하단에 있는 이 백서 에있었습니다. 이해를 돕기 위해 오 분류 손실을 최소화하는 것은 정확성을 최대화하는 것과 같습니다. 그리고 논문의 방정식은 직관적으로 이해됩니다.

예를 들어, 논문 표기법을 사용하여 관심 클래스의 실제 조건부 확률 (일부 특징 벡터 x가 주어진 경우 )이 η = 0.7 인 경우 예측 q > 0.5는 예상 손실 R (η | q ) = 0.7 (0) + 0.3 (1) = 0.3이며, q 0.5이면 예상 손실이 0.7입니다. 따라서 손실 함수는 q = η = 0.7 에서 최소화 되고 결과적으로 적절합니다. 진정한 조건부 확률과 예측의 전체 범위에 대한 일반화는 거기에서 충분히 간단 해 보입니다.≤

위의 계산과 진술이 정확하다고 가정하면, 고유하지 않은 최소값과 0.5 이상의 동일한 예상 최소 손실을 공유하는 모든 예측은 명백합니다. 나는 여전히 로그 점수, 브리 어 점수 등과 같은 전통적인 대안에 비해 정확도를 사용할 이유가 없다. 그러나 이진 설정에서 확률 모델을 평가할 때 정확도가 적절한 점수 규칙이라고 말하는 것이 옳은가? 실수-잘못 분류 손실에 대한 나의 이해 또는 정확성과 동일시?

답변:


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TL; DR

정확도는 부적절한 점수 규칙입니다. 사용하지 마십시오.

약간 긴 버전

실제로 정확도는 득점 규칙이 아닙니다. 따라서 (엄격히) 적절한 지 묻는 것은 카테고리 오류입니다. 우리가 말할 수있는 가장 큰 것은 추가 가정 하에서 정확성이 부적절하고 불 연속적이며 오도하는 점수 규칙과 일치한다는 것입니다. (사용하지 마십시오.)

혼란

귀하의 혼동은 귀하가 인용 한 논문에 따른 오 분류 손실도 점수 규칙이 아니라는 사실에서 비롯됩니다.

세부 사항 : 스코어링 규칙 대 분류 평가

용어를 고쳐 보자. 우리는 이진 결과 관련 , 우리는 확률 예측이 Q = P ( Y = 1 ) ∈ ( 0 , 1 ) . 우리는 알고 P ( Y = 1 ) = η > 0.5 하지만 우리의 모델 q는 나 알고하지 않을 수도 있습니다.y∈{0,1}q^=P^(Y=1)∈(0,1)P(Y=1)=η>0.5q^

채점 규칙 확률 예측 소요 매핑 Q 및 결과 (Y)를 , 손실에q^y

s:(q^,y)↦s(q^,y).

sq^=ηsq^=η

sq^iyi

y^∈{0,1}

a:(y^,y)↦a(y^,y)={1,y^=y0,y^≠y.

따라서 정확도는 점수 규칙이 아닙니다 . 분류 평가입니다. (이것은 방금 발명 한 용어이므로 문헌에서 찾지 마십시오.)

q^y^θ

y^(q^,θ):={1,q^≥θ0,q^<θ.

θ=0.5q^iyi

q^q^y^=y^(q^,θ)q^

q^=ηθ=0.5q^∈(0,1)

y^q^

q^≥θθ=0.5q^=0.99q^≥θq^η

θ=0.2y=1y=0q^q^=0.25q^≥θ

따라서 정확성 또는 오 분류 손실이 오도 될 수 있습니다.

또한 결과가 iid가 아닌 더 복잡한 상황에서는 추가 가정 하에서 정확성과 오 분류 손실 이 부적절합니다. Frank Harrell은 자신의 블로그 게시물에서 분류 정확도 및 기타 비 연속적 부정확 한 정확도 점수 규칙으로 인한 손상이 올바른 조건부 예측에 의해 최적화 되지 않았기 때문에 정확도 또는 오 분류 손실을 사용하면 모델이 잘못 지정 될 수있는 사례 중 하나를 인용합니다. 개연성.

θ

자세한 내용은 분류 모델을 평가할 때 정확도가 왜 최상의 척도가 아닌가?를 참조하십시오. .

결론

정확성을 사용하지 마십시오. 오 분류 손실도 없습니다.

nitpick : "엄격한"vs. "엄격한"

"엄격한"적절한 채점 규칙 또는 "엄격한"적절한 채점 규칙에 대해 이야기해야합니까? "엄격한"은 "점수 규칙"이 아닌 "적절한"을 수정합니다. ( "적절한 채점 규칙"및 "엄격한 채점 규칙"은 있지만 "엄격한 채점 규칙"은 없습니다.) "엄격하게"는 형용사가 아닌 부사이어야하며 "엄격하게"사용해야합니다. 문헌, 예를 들어 틸만 그네 팅 (Tilmann Gneiting)의 논문에서보다 일반적이다.


내가 따르지 않는 게시물의 여러 측면이 있지만 (또는 내가 묻는 질문과 관련이 없다고 생각하는 경우) 시작합니다. "인용 한 논문에 따른 오 분류 손실은 점수 규칙이 아닙니다." 공식은 종이에 매우 명확하게 나와 있습니다. L1 (1-q) = 1 [q <= 0.5] (포맷이 잘못됨). 모든 실용적인 목적을 위해, 확률 론적 예측 및 관련 결과를 0 또는 1의 손실에 직접 매핑하는 단계 함수입니다. 또한 0.5는 단계가 발생하는 위치를 제어하는 ​​매개 변수 일뿐입니다. 관련된 "가정"을 보지 못했습니다. 이것이 어떻게 점수 규칙이 아닙니까?
— Zyzzva

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q

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관련성에 관해서는 잘못된 길로 벗어났다면 사과드립니다. 나는 질문의 범위를 불연속 적이거나 오해의 소지가 아닌 적절한 대 부적절한 것에 대해 구체적으로 집중하려고 노력했다. 귀하가 제공 한 링크에 대해 잘 알고 있으며 분류 오류 또는 수익에 대한 귀하의 의견에는 문제가 없습니다. 나는이 논문이 이진 결과의 일반적인 사용 사례에 대해 다르게 제시하고 있다는 점을 감안할 때 "정확성이 부적절하다"라는 진술에 대해보다 엄격한 설명을 찾고있다. 시간을내어이 문제에 대해 토론하고 자세한 생각을 공유해 주셔서 감사합니다.
— Zyzzva

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더 깊이 생각해 본 후, 나는 당신이 만들고있는 요점을 더 잘 이해하고 있다고 생각합니다. 0.6의 단계와 동일한 단계 함수를 고려하면 (임계 값 0.6의 분류에 해당) 점수 손실 규칙은 부적절합니다. 예상 손실이 더 이상 범위의 n에 대한 예측 q = n에 의해 최소화되지 않기 때문입니다. 0.5, 0.6]. 보다 일반적으로 0.5 이외의 모든 임계 값에서 부적절 할 수 있으며 실제로는 종종 사용자가 지적한 바와 같이 비 분류 오 분류 비용으로 인해 다른 임계 값을 사용하려고합니다.
— Zyzzva

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나는 0.5의 임계 값이 정당화 될지라도 정확도를 평가하기에는 정확도가 분명히 나쁜 척도라고 동의한다. 나는 내가 작성한 원래 게시물의 끝 부분에서 많은 것을 말했지만, 이것은 내가 겪고있는 구체적인 세부 사항을 명확하게하는 데 도움이되었습니다. 즉, 정확성이 이진 결과에 적합하다는 것을 오해 한 것입니다. 내가 많이 봤다는 "정확성이 부적절하다"는 것처럼 보이는 흑백 진술로 0.5 임계 값의 매우 구체적인 경우에 적용됩니다. 도와 주셔서 감사합니다.
— Zyzzva
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