Machine Learniing

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Linear Regression with mul2ple variables Mul2ple features Machine Learning

Transcript of Machine Learniing

Page 1: Machine Learniing

Linear  Regression  with  mul2ple  variables  

Mul2ple  features  

Machine  Learning  

Page 2: Machine Learniing

Andrew  Ng  

Size  (feet2)      

Price  ($1000)      

2104   460  1416   232  1534   315  852   178  …   …  

Mul4ple  features  (variables).  

Page 3: Machine Learniing

Andrew  Ng  

Size  (feet2)      

Number  of  bedrooms  

 

Number  of  floors    

Age  of  home  (years)    

Price  ($1000)      

2104   5   1   45   460  1416   3   2   40   232  1534   3   2   30   315  852   2   1   36   178  …   …   …   …   …  

Mul4ple  features  (variables).  

Nota2on:  =  number  of  features  =  input  (features)  of                training  example.  =  value  of  feature        in                training  example.  

Page 4: Machine Learniing

Andrew  Ng  

Hypothesis:    Previously:  

Page 5: Machine Learniing

Andrew  Ng  

For  convenience  of  nota2on,  define                                .  

Mul2variate  linear  regression.  

Page 6: Machine Learniing

Linear  Regression  with  mul2ple  variables  

Gradient  descent  for  mul2ple  variables  

Machine  Learning  

Page 7: Machine Learniing

Andrew  Ng  

Hypothesis:  

Cost  func2on:  

Parameters:  

(simultaneously  update  for  every                                                )  

Repeat  Gradient  descent:  

Page 8: Machine Learniing

Andrew  Ng  

(simultaneously  update                          )  

Gradient  Descent  

Repeat  Previously  (n=1):  

New  algorithm                              :  Repeat  

(simultaneously  update                for                                                              )  

Page 9: Machine Learniing

Linear  Regression  with  mul2ple  variables  

Gradient  descent  in  prac2ce  I:  Feature  Scaling  

Machine  Learning  

Page 10: Machine Learniing

Andrew  Ng  

E.g.              =  size  (0-­‐2000  feet2)  

                           =  number  of  bedrooms  (1-­‐5)  

Feature  Scaling  Idea:  Make  sure  features  are  on  a  similar  scale.  

size  (feet2)  

number  of  bedrooms  

Page 11: Machine Learniing

Andrew  Ng  

Feature  Scaling  

Get  every  feature  into  approximately  a                                                      range.  

Page 12: Machine Learniing

Andrew  Ng  

Replace            with                                to  make  features  have  approximately  zero  mean  (Do  not  apply  to                            ).  

Mean  normaliza4on  

E.g.    

Page 13: Machine Learniing

Linear  Regression  with  mul2ple  variables  

Gradient  descent  in  prac2ce  II:  Learning  rate  

Machine  Learning  

Page 14: Machine Learniing

Andrew  Ng  

Gradient  descent  

-­‐  “Debugging”:  How  to  make  sure  gradient  descent  is  working  correctly.  

-­‐  How  to  choose  learning  rate          .  

Page 15: Machine Learniing

Andrew  Ng  

Example  automa2c  convergence  test:  

Declare  convergence  if              decreases  by  less  than              in  one  itera2on.  

0   100   200   300   400  

No.  of  itera2ons  

Making  sure  gradient  descent  is  working  correctly.  

Page 16: Machine Learniing

Andrew  Ng  

Making  sure  gradient  descent  is  working  correctly.  

Gradient  descent  not  working.    

Use  smaller        .    

No.  of  itera2ons  

No.  of  itera2ons   No.  of  itera2ons  

-­‐  For  sufficiently  small          ,                          should  decrease  on  every  itera2on.  -­‐  But  if            is  too  small,  gradient  descent  can  be  slow  to  converge.  

Page 17: Machine Learniing

Andrew  Ng  

Summary:  -­‐  If          is  too  small:  slow  convergence.  -­‐  If          is  too  large:                  may  not  decrease  on  

every  itera2on;  may  not  converge.  

To  choose        ,  try  

Page 18: Machine Learniing

Linear  Regression  with  mul2ple  variables  

Features  and  polynomial  regression  

Machine  Learning  

Page 19: Machine Learniing

Andrew  Ng  

Housing  prices  predic4on  

Page 20: Machine Learniing

Andrew  Ng  

Polynomial  regression  

Price  (y)  

Size  (x)  

Page 21: Machine Learniing

Andrew  Ng  

Choice  of  features  

Price  (y)  

Size  (x)  

Page 22: Machine Learniing

Linear  Regression  with  mul2ple  variables  

Normal  equa2on  

Machine  Learning  

Page 23: Machine Learniing

Andrew  Ng  

Gradient  Descent  

Normal  equa2on:  Method  to  solve  for    analy2cally.  

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Andrew  Ng  

Intui2on:  If  1D  

Solve  for    

(for  every      )  

Page 25: Machine Learniing

Andrew  Ng  

Size  (feet2)      

Number  of  bedrooms  

 

Number  of  floors    

Age  of  home  (years)    

Price  ($1000)      

1   2104   5   1   45   460  1   1416   3   2   40   232  1   1534   3   2   30   315  1   852   2   1   36   178  

Size  (feet2)      

Number  of  bedrooms  

 

Number  of  floors    

Age  of  home  (years)    

Price  ($1000)      

2104   5   1   45   460  1416   3   2   40   232  1534   3   2   30   315  852   2   1   36   178  

Examples:    

Page 26: Machine Learniing

Andrew  Ng  

           examples                                                                                                            ;            features.  

E.g.        If  

Page 27: Machine Learniing

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is  inverse  of  matrix                          .  

Octave:     pinv(X’*X)*X’*y

Page 28: Machine Learniing

Andrew  Ng  

           training  examples,          features.  Gradient  Descent   Normal  Equa2on  

•  No  need  to  choose        .  •  Don’t  need  to  iterate.  

•  Need  to  choose        .    •  Needs  many  itera2ons.    •  Works  well  even  when          is  large.  

•  Need  to  compute  

•  Slow  if          is  very  large.  

Page 29: Machine Learniing

Linear  Regression  with  mul2ple  variables  

Normal  equa2on  and  non-­‐inver2bility  (op2onal)  

Machine  Learning  

Page 30: Machine Learniing

Andrew  Ng  

Normal  equa2on  

-­‐  What  if                          is  non-­‐inver2ble?  (singular/  degenerate)  

-­‐  Octave:    pinv(X’*X)*X’*y

Page 31: Machine Learniing

Andrew  Ng  

What  if                      is  non-­‐inver2ble?  

•  Redundant  features  (linearly  dependent).  E.g.                        size  in  feet2                                        size  in  m2  

•  Too  many  features  (e.g.                          ).  -­‐  Delete  some  features,  or  use  regulariza2on.