1行定義
ラッソ回帰とは、線形回帰の誤差に係数の絶対値の和を罰則として加え、一部の係数をちょうど0にして説明変数を絞り込む回帰の手法のことです。
くわしく
ラッソ回帰は、線形回帰にL1正則化を加えた手法です。1996年にティブシラニが提案しました。名前のLASSOは、least absolute shrinkage and selection operatorの略で、「絶対値で縮め、変数を選ぶ」という働きを表しています。
式
通常の線形回帰は、予測の二乗誤差の和を最小にする係数を求めます(最小二乗法)。ラッソ回帰では、これに係数の絶対値の和を罰則として加えたものを最小にします。
二乗誤差の和 + λ × (|w1| + |w2| + … + |wn|)
λは罰則の強さを決めるハイパーパラメータです。λ = 0なら通常の線形回帰と同じになり、λを大きくするほど係数は全体として0に向かって縮みます。
係数がちょうど0になる
ラッソ回帰の最大の特徴は、予測への影響が小さい説明変数の係数が、ちょうど0になることです。係数が0の変数は予測に使われないので、学習と同時に変数選択が行われます。λを大きくするほど、0になる係数は増える傾向があります。
なぜ0になるのでしょうか。絶対値の罰則は、係数が0に近くても、同じ強さで0へ押し続けます。一方、二乗の罰則を使うリッジ回帰では、0に近づくほど押す力が弱まります。この違いにより、ラッソ回帰では係数が0で止まりやすくなります。
使いどころと注意点
説明変数が多く、効いている変数は一部だけと考えられる場面に向きます。使う変数が少ないモデルは、結果を説明しやすくなります。
注意点もあります。罰則は係数の大きさにかかるので、説明変数は事前に標準化して尺度をそろえます。λは交差検証で選ぶのが一般的です。また、互いに強く相関する変数の組からは、そのうち1つだけを選びがちです。これを補うため、L1とL2の罰則を組み合わせたElastic Netが2005年に提案されました。
覚え方
「ラッソ(投げ縄)で必要な変数だけを捕まえ、残りは0にする」と覚えます。
G検定での出題
出題のされ方
L1正則化を線形回帰に適用したものである点、係数がちょうど0になり変数選択ができる点、L2正則化を使うリッジ回帰や両者を組み合わせたElastic Netとの違いが問われます。
混同しやすい用語
| 用語 | 意味 |
|---|---|
| ラッソ回帰このページの用語 | 線形回帰の誤差に係数の絶対値の和を罰則として加え、一部の係数をちょうど0にして説明変数を絞り込む回帰の手法 |
| リッジ回帰 | 線形回帰の誤差に係数の二乗和を罰則として加え、係数を全体的に小さく抑えて推定を安定させる回帰の手法 |
◯×チェック
次の文が正しいか、誤りかを選んでください。
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ラッソ回帰で罰則の強さλを0にすると、通常の最小二乗法による線形回帰と同じになる。
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答え ◯ 正しい
λ=0なら罰則の項が消え、二乗誤差の和だけを最小にすることになります。
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ラッソ回帰でλを大きくすると、罰則を打ち消すように、係数の絶対値は全体として大きくなる。
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答え × 誤り
λを大きくするほど、係数の絶対値が大きいことへの罰が強まります。係数は全体として0の方向へ縮み、0になる係数も増える傾向があります。
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ラッソ回帰は、学習の結果として予測に使う説明変数を自動的に絞り込む、変数選択の働きをもつ。
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答え ◯ 正しい
影響の小さい説明変数の係数がちょうど0になり、その変数は予測に使われなくなるためです。
この用語の練習問題
出典
- G検定 試験出題範囲(シラバス2024)第1.4版 (技術分野 項目14 正則化)
- Robert Tibshirani, Regression Shrinkage and Selection via the Lasso, Journal of the Royal Statistical Society Series B 58(1), 267–288 (1996)
- Hui Zou, Trevor Hastie, Regularization and Variable Selection via the Elastic Net, Journal of the Royal Statistical Society Series B 67(2), 301–320 (2005)
- scikit-learn User Guide, Linear Models (Lasso)