2026-08-28·作者 Sijie Wang#idea#math

price-of-capacity

容量的代价(偏差–方差)

父节点:vc-dimension 前置知识:learning-theory —— err(h)、ε、m、H。

攀上 ladder 换来更强的表达力,但从来不是免费的。

  • 更多数据:样本复杂度按 VCdim(H)/ε 增长(fundamental-theorem)——在同样的保证下,VC-100 的类所需的数据量约是 VC-1 的 100 倍。
  • 过拟合:在数据量固定的情况下,VC 越高,训练误差与真实误差之间的差距就越大。一个灵活到足以捕捉信号的类,也灵活到足以记住噪声(VC = ∞ 什么都能拟合,却什么都学不到——vc-sin)。

分解

在样本量固定的情况下,你选出的假设的真实误差可以分解为

记 d = VCdim(H):

true error⏟want small  ≤  inf⁡h∈Herr(h)⏟bias (approximation)  +  O ⁣(dm)⏟variance (estimation).\underbrace{\text{true error}}_{\text{want small}} \;\le\; \underbrace{\inf_{h\in H}\text{err}(h)}_{\textbf{bias (approximation)}} \;+\; \underbrace{O\!\left(\sqrt{\tfrac{d}{m}}\right)}_{\textbf{variance (estimation)}}.
  • 偏差(近似误差):H 中最好的规则离真值有多远。随着 H 变大而缩小。
  • 方差(估计误差):在有限样本上,你选中的规则相对于类内最优规则能偏离多远。随着 H(经由 VC)变大而增大。

扩大 H 是在两者之间做取舍——因此总误差呈U 形。

杠杆:结构风险最小化

所以要把 VC 提高到刚好能容纳真值为止,不多不少:太低 → 表达不了真值(偏差 / 欠拟合);太高 → 拟合了噪声(方差 / 过拟合)。选择这个层级——在一条嵌套链 H₁ ⊂ H₂ ⊂ … 中搜索,选出使 训练误差 + 容量惩罚 最小的那一级——就是 Vapnik 的结构风险最小化(SRM),是正则化在理论一侧的祖先。

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