Метрики

F1

F1-мера

актуальноТекущий рабочий стандарт

Направления: Машинное обучение · Оценка моделей

Гармоническое среднее точности и — компромисс между ними одним числом.

Что означает каждый компонент
  • произведение точности и полноты: если одна из них близка к нулю, всё выражение обнуляется
  • нормировка. Гармоническое среднее тянется к меньшей из двух величин, поэтому перекос сразу виден

Ключевые тезисы

  • Штрафует сильный перекос: низкое значение одной из компонент тянет вниз.
  • Fβ смещает баланс в сторону (β>1) или (β<1).
  • Macro-усреднение по классам не учитывает их размеры, weighted — учитывает.

Какую задачу решает

сводит точность и полноту в одно число через гармоническое среднее. Гармоническое, а не обычное, выбрано намеренно: оно жёстко наказывает перекос. При 1.0 и 0.0 обычное среднее даст 0.5 — вполне приличное на вид число для полностью бесполезной модели, — а F1 даст 0.

Это делает удобной метрикой для сравнения моделей при дисбалансе, но у неё есть цена: она предполагает, что точность и равноценны. Если пропуск дороже ложной тревоги в десять раз, F1 даёт неверный ответ на вопрос «какая модель лучше» — там нужна или прямая экономическая метрика.

Почему важен выбор усреднения

Три класса: A (900 объектов, = 0.95), B (80, F1 = 0.70), C (20, F1 = 0.10). Micro-F1 даст около 0.92 — картина благополучия. Macro-F1 даст и честно покажет, что на редком классе модель почти не работает. Если редкие классы для задачи важны (а обычно именно ради них всё и делается), докладывайте macro — и всегда указывайте, какое усреднение использовано: без этого число не интерпретируемо.

Подробный разбор

2 подтемы — объяснения, формулы, примеры и интерактивные графики.

Пример

P = 1.0, R = 0.1. Арифметическое среднее 0.55 — выглядит прилично. = — честно показывает, что модель почти ничего не находит.

  • — вдвое важнее (медицина, безопасность).
  • — важнее (рассылки, автоблокировки).
  • Macro усредняет по классам без учёта их размера, weighted — с учётом, micro — считает по общей ошибок.

УсреднениеКак считаетКого поощряет
macroсреднее по классамкачество на редких классах
weightedсреднее с весами по размеру классовкачество на частых классах
microпо общей ошибоксовпадает с в однометочной задаче
Пример

Три класса с = 0.9, 0.85 и 0.2, размеры 1000/1000/50. macro-F1 = 0.65 — честно показывает провал на редком классе; weighted-F1 = 0.86 — почти его не замечает.

Где применяется

  • Стандартная замена , когда положительный класс редок.
  • Сравнение моделейОдно число для быстрого отбора кандидатов перед детальным разбором.
  • Многоклассовые задачиMacro-F1 показывает, не провалилась ли модель на редких классах.
  • и извлечение сущностейСтандартная метрика области: важны и найденные, и правильно найденные.

Плюсы, минусы и альтернативы

Плюсы

  • Одно число вместо двух, без потери чувствительности к перекосу.
  • Устойчива к дисбалансу лучше .
  • Macro-вариант делает видимыми проблемы с редкими классами.
  • Общепринята — результаты сравнимы между работами.

Минусы

  • Неявно считает и равноценными.
  • Зависит от порога и меняется вместе с ним.
  • Игнорирует истинно отрицательные — не отражает поведение на большом классе.
  • Разные виды усреднения дают разные ответы, и их часто путают.

Брать, если

  • Классы несбалансированы, а цена ошибок сопоставима.
  • Нужна одна метрика для быстрого сравнения.

Не брать, если

  • Цена ошибок различается в разы — берите или экономическую метрику.
  • Нужны калиброванные вероятности, а не решения по порогу.

Чем заменяют

Связанные темы

Прикладные задачи NLP · Качество классификации

Precision96%

Точность · Метрики

Какая доля объектов, предсказанных положительными, действительно положительна.

Recall96%

Полнота · Метрики

Какая доля реально положительных объектов найдена моделью.

Accuracy85%

Доля правильных ответов · Метрики

Доля верных предсказаний среди всех. Понятна всем и обманчива при дисбалансе классов.

ROC-AUC85%

ROC-AUC · Метрики

Вероятность, что случайный положительный объект получит больший скор, чем случайный отрицательный.

PR-AUC85%

PR-AUC · Метрики

Площадь под кривой precision–recall; честнее ROC-AUC при редком положительном классе.

Log Loss85%

Логарифмические потери · Метрики

Оценивает качество самих вероятностей, а не только меток: уверенная ошибка штрафуется очень сильно.

MCC85%

Коэффициент Мэтьюса · Метрики

Корреляция между предсказаниями и истиной, учитывающая все четыре ячейки матрицы ошибок.

Calibration85%

Калибровка · Оценка моделей

Соответствие предсказанных вероятностей реальным частотам событий.

Logistic Regression85%

Логистическая регрессия · Классическое машинное обучение

Линейная модель классификации: сигмоида переводит линейную комбинацию признаков в вероятность класса.

Text classification75%

Классификация текстов · Обработка естественного языка

Отнесение документа к одной или нескольким категориям: от спам-фильтра до маршрутизации тикетов.

NER75%

Извлечение именованных сущностей · Обработка естественного языка

Разметка последовательности: находим в тексте имена, организации, даты, суммы.

Sentiment Analysis75%

Анализ тональности · Обработка естественного языка

Определение эмоциональной окраски текста — от бинарной оценки до аспектной тональности.

BERT75%

BERT · Обработка естественного языка

Двунаправленный энкодер, предобученный на восстановлении замаскированных токенов.

Embeddings75%

Эмбеддинги · Обработка естественного языка

Плотные векторные представления объектов, где геометрическая близость означает смысловое сходство.

Следующий шагДальше по связи: PrecisionКакая доля объектов, предсказанных положительными, действительно положительна.Перейти →

Глава «Метрики» последний раз правилась . Нашли ошибку — напишите.