Ridge regression is a method of estimating the coefficients of multiple-regression models in scenarios where the independent variables are highly correlated. It has been used in many fields including econometrics, chemistry, and engineering. Also known as Tikhonov regularization, named for Andrey Tikhonov, it is a method of regularization of ill-posed problems. It is particularly useful to mitigate the problem of multicollinearity in linear regression, which commonly occurs in models with large numbers of parameters. In general, the method provides improved efficiency in parameter estimation problems in exchange for a tolerable amount of bias (see bias–variance tradeoff).
The theory was first introduced by Hoerl and Kennard in 1970 in their Technometrics papers “RIDGE regressions: biased estimation of nonorthogonal problems” and “RIDGE regressions: applications in nonorthogonal problems”. This was the result of ten years of research into the field of ridge analysis.
Ridge regression was developed as a possible solution to the imprecision of least square estimators when linear regression models have some multicollinear (highly correlated) independent variables—by creating a ridge regression estimator (RR). This provides a more precise ridge parameters estimate, as its variance and mean square estimator are often smaller than the least square estimators previously derived.
In the simplest case, the problem of a near-singular moment matrix is alleviated by adding positive elements to the diagonals, thereby decreasing its condition number. Analogous to the ordinary least squares estimator, the simple ridge estimator is then given by
where is the regressand, is the design matrix, is the identity matrix, and the ridge parameter serves as the constant shifting the diagonals of the moment matrix. It can be shown that this estimator is the solution to the least squares problem subject to the constraint , which can be expressed as a Lagrangian:
which shows that is nothing but the Lagrange multiplier of the constraint.
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Le concept mathématique de problème bien posé provient d'une définition de Hadamard qui pensait que les modèles mathématiques de phénomènes physiques devraient avoir les propriétés suivantes : Une solution existe ; La solution est unique ; La solution dépend de façon continue des données dans le cadre d’une topologie raisonnable. Le problème de Dirichlet pour l’équation de Laplace et l’équation de la chaleur avec spécification de conditions initiales sont des formulations bien posées.
vignette|Les courbes bleues et vertes correspondent à deux modèles differents, tous les deux étant des solutions possibles du problème consistant à décrire les coordonnées de tous les points rouges. L'application d'une régularisation favorise le modèle moins complexe correspondant à la courbe verte. Dans le domaine des mathématiques et des statistiques, et plus particulièrement dans le domaine de l'apprentissage automatique, la régularisation fait référence à un processus consistant à ajouter de l'information à un problème, s'il est mal posé ou pour éviter le surapprentissage.
En statistiques, en économétrie et en apprentissage automatique, un modèle de régression linéaire est un modèle de régression qui cherche à établir une relation linéaire entre une variable, dite expliquée, et une ou plusieurs variables, dites explicatives. On parle aussi de modèle linéaire ou de modèle de régression linéaire. Parmi les modèles de régression linéaire, le plus simple est l'ajustement affine. Celui-ci consiste à rechercher la droite permettant d'expliquer le comportement d'une variable statistique y comme étant une fonction affine d'une autre variable statistique x.
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Catastrophic overfitting (CO) in single-step adversarial training (AT) results in abrupt drops in the adversarial test accuracy (even down to 0%). For models trained with multi-step AT, it has been observed that the loss function behaves locally linearly w ...
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