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(完整版)支持向量机(SVM)原理及应用概述

支持向量机（SVM ）原理及应用一、SVM 的产生与发展自1995年Vapnik(瓦普尼克)在统计学习理论的基础上提出SVM 作为模式识别的新方法之后，SVM 一直倍受关注。

同年，Vapnik 和Cortes 提出软间隔(soft margin)SVM ，通过引进松弛变量i ξ度量数据i x 的误分类(分类出现错误时i ξ大于0)，同时在目标函数中增加一个分量用来惩罚非零松弛变量(即代价函数)，SVM 的寻优过程即是大的分隔间距和小的误差补偿之间的平衡过程；1996年，Vapnik 等人又提出支持向量回归 (Support Vector Regression ，SVR)的方法用于解决拟合问题。

SVR 同SVM 的出发点都是寻找最优超平面(注：一维空间为点；二维空间为线；三维空间为面；高维空间为超平面。

)，但SVR 的目的不是找到两种数据的分割平面，而是找到能准确预测数据分布的平面，两者最终都转换为最优化问题的求解；1998年，Weston 等人根据SVM 原理提出了用于解决多类分类的SVM 方法(Multi-Class Support Vector Machines ，Multi-SVM)，通过将多类分类转化成二类分类，将SVM 应用于多分类问题的判断：此外，在SVM 算法的基本框架下，研究者针对不同的方面提出了很多相关的改进算法。

例如，Suykens 提出的最小二乘支持向量机 (Least Square Support Vector Machine ，LS —SVM)算法，Joachims 等人提出的SVM-1ight ，张学工提出的中心支持向量机 (Central Support Vector Machine ，CSVM)，Scholkoph 和Smola 基于二次规划提出的v-SVM 等。

此后，台湾大学林智仁(Lin Chih-Jen)教授等对SVM 的典型应用进行总结，并设计开发出较为完善的SVM 工具包，也就是LIBSVM(A Library for Support Vector Machines)。

支持向量机简介与基本原理

支持向量机简介与基本原理支持向量机（Support Vector Machine，SVM）是一种常用的机器学习算法，被广泛应用于模式识别、数据分类以及回归分析等领域。

其独特的优势在于可以有效地处理高维数据和非线性问题。

本文将介绍支持向量机的基本原理和应用。

一、支持向量机的基本原理支持向量机的基本思想是通过寻找一个最优超平面，将不同类别的数据点分隔开来。

这个超平面可以是线性的，也可以是非线性的。

在寻找最优超平面的过程中，支持向量机依赖于一些特殊的数据点，称为支持向量。

支持向量是离超平面最近的数据点，它们对于确定超平面的位置和方向起着决定性的作用。

支持向量机的目标是找到一个超平面，使得离它最近的支持向量到该超平面的距离最大化。

这个距离被称为间隔（margin），最大化间隔可以使得分类器更具鲁棒性，对新的未知数据具有更好的泛化能力。

支持向量机的求解过程可以转化为一个凸优化问题，通过求解对偶问题可以得到最优解。

二、支持向量机的核函数在实际应用中，很多问题并不是线性可分的，此时需要使用非线性的超平面进行分类。

为了解决这个问题，支持向量机引入了核函数的概念。

核函数可以将低维的非线性问题映射到高维空间中，使得原本线性不可分的问题变得线性可分。

常用的核函数有线性核函数、多项式核函数、高斯核函数等。

线性核函数适用于线性可分问题，多项式核函数可以处理一些简单的非线性问题，而高斯核函数则适用于复杂的非线性问题。

选择合适的核函数可以提高支持向量机的分类性能。

三、支持向量机的应用支持向量机在实际应用中有着广泛的应用。

在图像识别领域，支持向量机可以用于人脸识别、物体检测等任务。

在生物信息学领域，支持向量机可以用于蛋白质分类、基因识别等任务。

在金融领域，支持向量机可以用于股票市场预测、信用评估等任务。

此外，支持向量机还可以用于文本分类、情感分析、异常检测等领域。

由于其强大的分类性能和泛化能力，支持向量机成为了机器学习领域中的重要算法之一。

《支持向量机SVM》课件

多分类SVM
总结词
多类分类支持向量机可以使用不同的核函数和策略来解决多类分类问题。
详细描述
多类分类支持向量机可以使用不同的核函数和策略来解决多类分类问题。常用的核函数有线性核、多项式核和RBF核等。此外，一些集成学习技术也可以与多类分类SVM结合使用，以提高分类性能和鲁棒性。
03
SVM的训练与优化
细描述
对于非线性数据，线性不可分SVM通过引入核函数来解决分类问题。核函数可以将数据映射到更高维空间，使得数据在更高维空间中线性可分。常用的核函数有线性核、多项式核和径向基函数（RBF）。
通过调整惩罚参数C和核函数参数，可以控制模型的复杂度和过拟合程度。
详细描述
多分类支持向量机可以通过两种策略进行扩展：一对一（OAO）和一对多（OAA）。在OAO策略中，对于n个类别的多分类问题，需要构建n(n-1)/2个二分类器，每个二分类器处理两个类别的分类问题。在OAA策略中，对于n个类别的多分类问题，需要构建
n个二分类器，每个二分类器处理一个类别与剩余类别之间的分类问题。
鲁棒性高
SVM对噪声和异常值具有一定的鲁棒性，这使得它在许多实际应用中表现良好。
SVM的缺点
计算复杂度高
对于大规模数据集，SVM的训练时间可能会很长，因为其需要解决一个二次规划问题。
对参数敏感
SVM的性能对参数的选择非常敏感，例如惩罚因子和核函数参数等，需要仔细调整。
对非线性问题处理有限
SVM的优点
分类效果好
SVM在许多分类任务中表现出了优秀的性能，尤其在处理高维数据和解决非线性问题上。
对异常值不敏感
SVM在训练过程中会寻找一个最优超平面，使得该平面的两侧的类别距离最大化，这使得SVM对异常值的影响较小。

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回归分析
除了分类问题，SVM也可以用于回归分析，如预测股票价格、预测天气等。通过训练模型，SVM
能够预测未知数据的输出值。
数据降维
SVM还可以用于数据降维，通过找到数据的低维表示，降低数据
的复杂性，便于分析和理解。
02 支持向量机的基本原理
线性可分与不可分数据
线性可分数据
在二维空间中，如果存在一条直线，使得该直线能够将两类样本完全分开，则称这些数据为线性可分数据。
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目录
CONTENTS
• 引言 • 支持向量机的基本原理 • 支持向量机的数学模型 • 支持向量机的优化问题 • 支持向量机的核函数 • 支持向量机的训练和预测 • 支持向量机的应用案例 • 总结与展望
01 引言
什么是支持向量机
定义
支持向量机（Support Vector Machine，简称SVM）是一种监督学习算法，用于分类和回归分析。它通过找到一个超平面来分隔数据集，使得分隔后的两类数据点到该平面的距离最远。
支持向量机的优势和局限性
01
对大规模数据集效率较低
对于大规模数据集，支持向量机可能需要较长时间进行训练和预测。
02
核函数选择和参数调整
核函数的选择和参数调整对支持向量机的性能有很大影响，需要仔细选择和调整。
03
对多分类问题处理不够灵活
对于多分类问题，支持向量机通常需要采用一对一或一对多的策略进行处理，可能不够灵活。
图像识别
• 总结词：支持向量机用于图像识别，通过对图像特征的提取和分类，实现图像的自动识别和分类。
• 详细描述：支持向量机在图像识别中发挥了重要作用，通过对图像特征的提取和选择，将图像数据映射到高维空间，然后利用分类器将相似的图像归为同一类别，不相似图像归为不同类别。

支持向量机(SVM)2演示报告PPT

SVM分类器
目录
Contents
1.线性SVM分类器原理 2.非线性SVM和核函数 3.SVM手动推导 4.SVM分类器上机演示 5.总结
大小
假设在一个二维线性可分的数据集中，我们要找到一条线把两组数据分开。但哪条直线是最佳的？也就是说哪条直线能够达到最好的分类效果？
苹果
梨颜色
PART 01
2 非线性SVM的引入
将数据从低维空间投影到高维空间，使其线性可分；如果数据在原始输入空间不能线性可分，那么我们
可以应用映射函数φ(•)，将数据从2D投影到3D（或者一个高维）空间。在这个更高维的空间，我们可能找到一条线性决策边界（在3D中是一个平面）来拆分数据。 SVM 通过选择一个核函数，将低维非线性数据映射到高维空间中。
1 理解SVM的工作原理
在训练初期，分类器只看到很少的数据点，它试着画出分隔两个类的最佳决策边界。随着训练的进行，分类器会看到越来越多的数据样本，因此在每一步中不断更新决策边界。
随着训练的进行，分类器可以看到越来越多的数据样本，因此越来越清楚地知道最优决策边界应该在哪里。在这种场景下，如果决策边界的绘制方式是“–”样本位于决策边界的左边，或者“+”样本位于决策边界的右边，那么就会出现一个误分类错误。
2 核函数
简单地说，核函数是计算两个向量在隐式映射后空间中的内积的函数。核函数通过先对特征向量做内积，然后用函数 K 进行变换，这有利于避开直接在高维空间中计算，大大简化问题求解。并且这等价于先对向量做核映射然后再做内积。
在实际应用中，通常会根据问题和数据的不同，选择不同的核函数。当没有更多先验知识时，一般使用高斯核函数。
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2023
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REPORTING
2023
目录
• 支持向量机概述 • 支持向量机的基本原理 • 支持向量机的实现步骤 • 支持向量机的应用案例 • 支持向量机的未来发展与挑战 • 总结与展望
2023
PART 01
支持向量机概述
REPORTING
详细描述
传统的支持向量机通常是针对单个任务进行训练和预测，但在实际应用中，经常需要处理多个相关任务。多任务学习和迁移学习技术可以通过共享特征或知识，使得支持向量机能够更好地适应多个任务，提高模型的泛化性能。
深度学习与神经网络的结合
总结词
将支持向量机与深度学习或神经网络相结合，可以发挥各自的优势，提高模型的性能和鲁棒性。
模型训练
使用训练集对支持向量机模型进行训练。
参数调整
根据验证集的性能指标，调整模型参数，如惩罚因子C和核函数类型等。
模型优化
采用交叉验证、网格搜索等技术对模型进行优化，提高模型性能。
模型评估与调整
性能评估
使用测试集对模型进行评估，计算准确率、召回率、F1值等指标。
模型对比
将支持向量机与其他分类器进行对比，评估其性能优劣。
模型调整
根据评估结果，对模型进行调整，如更换核函数、调整参数等，以提高性能。
2023
PART 04
支持向量机的应用案例
REPORTING
文本分类
总结词
利用支持向量机对文本数据进行分类，实现文本信息的有效管理。
详细描述
支持向量机在文本分类中发挥了重要作用，通过对文本内容的特征提取和分类，能够实现新闻分类、垃圾邮件过滤、情感分析等应用。

SVM支持向量机原理

SVM⽀持向量机原理（⼀）SVM的简介⽀持向量机(Support Vector Machine)是Cortes和Vapnik于1995年⾸先提出的，它在解决⼩样本、⾮线性及⾼维模式识别中表现出许多特有的优势，并能够推⼴应⽤到函数拟合等其他机器学习问题中[10]。

⽀持向量机⽅法是建⽴在统计学习理论的VC 维理论和结构风险最⼩原理基础上的，根据有限的样本信息在模型的复杂性（即对特定训练样本的学习精度，Accuracy）和学习能⼒（即⽆错误地识别任意样本的能⼒）之间寻求最佳折衷，以期获得最好的推⼴能⼒[14]（或称泛化能⼒）。

以上是经常被有关SVM 的学术⽂献引⽤的介绍，我来逐⼀分解并解释⼀下。

Vapnik是统计机器学习的⼤⽜，这想必都不⽤说，他出版的《Statistical Learning Theory》是⼀本完整阐述统计机器学习思想的名著。

在该书中详细的论证了统计机器学习之所以区别于传统机器学习的本质，就在于统计机器学习能够精确的给出学习效果，能够解答需要的样本数等等⼀系列问题。

与统计机器学习的精密思维相⽐，传统的机器学习基本上属于摸着⽯头过河，⽤传统的机器学习⽅法构造分类系统完全成了⼀种技巧，⼀个⼈做的结果可能很好，另⼀个⼈差不多的⽅法做出来却很差，缺乏指导和原则。

所谓VC维是对函数类的⼀种度量，可以简单的理解为问题的复杂程度，VC维越⾼，⼀个问题就越复杂。

正是因为SVM关注的是VC维，后⾯我们可以看到，SVM解决问题的时候，和样本的维数是⽆关的（甚⾄样本是上万维的都可以，这使得SVM很适合⽤来解决⽂本分类的问题，当然，有这样的能⼒也因为引⼊了核函数）。

结构风险最⼩听上去⽂绉绉，其实说的也⽆⾮是下⾯这回事。

机器学习本质上就是⼀种对问题真实模型的逼近（我们选择⼀个我们认为⽐较好的近似模型，这个近似模型就叫做⼀个假设），但毫⽆疑问，真实模型⼀定是不知道的（如果知道了，我们⼲吗还要机器学习？直接⽤真实模型解决问题不就可以了？对吧，哈哈）既然真实模型不知道，那么我们选择的假设与问题真实解之间究竟有多⼤差距，我们就没法得知。

支持向量机(SVM)原理及

支持向量机(SVM)原理及应用概述支持向量机（SVM ）原理及应用一、SVM 的产生与发展自1995年Vapnik(瓦普尼克)在统计学习理论的基础上提出SVM 作为模式识别的新方法之后，SVM 一直倍受关注。

SVR 同SVM 的出发点都是寻找最优超平面(注：一维空间为点；二维空间为线；三维空间为面；高维空间为超平面。

此后，台湾大学林智仁(Lin Chih-Jen)教授等对SVM 的典型应用进行总结，并设计开发出较为完善的SVM 工具包，也就是LIBSVM(A Library for Support Vector Machines)。

支持向量机简介及原理解析

支持向量机简介及原理解析支持向量机（Support Vector Machine，SVM）是一种常用的机器学习算法，广泛应用于分类和回归问题。

它的原理基于统计学习理论和结构风险最小化原则，具有较强的泛化能力和鲁棒性。

本文将介绍SVM的基本概念、原理以及其在实际应用中的优势。

一、SVM的基本概念SVM是一种监督学习算法，其目标是通过构建一个最优的超平面来实现数据的分类。

在二分类问题中，SVM将数据点分为两个类别，并尽量使得两个类别之间的间隔最大化。

这个超平面被称为“决策边界”，而距离决策边界最近的样本点被称为“支持向量”。

二、SVM的原理SVM的原理可以分为线性可分和线性不可分两种情况。

对于线性可分的情况，SVM通过构建一个最优的超平面来实现分类。

最优的超平面是使得两个类别之间的间隔最大化的超平面，可以通过最大化间隔的优化问题来求解。

对于线性不可分的情况，SVM引入了“松弛变量”和“软间隔”概念。

松弛变量允许一些样本点出现在错误的一侧，软间隔则允许一定程度的分类错误。

这样可以在保持间隔最大化的同时，允许一些噪声和异常点的存在。

三、SVM的优势SVM具有以下几个优势：1. 高效性：SVM在处理高维数据和大规模数据时表现出色。

由于SVM只依赖于支持向量，而不是整个数据集，因此可以减少计算量和内存消耗。

2. 泛化能力：SVM通过最大化间隔来寻找最优的决策边界，具有较强的泛化能力。

这意味着SVM可以很好地处理未见过的数据，并具有较低的过拟合风险。

3. 鲁棒性：SVM对于噪声和异常点具有较好的鲁棒性。

通过引入松弛变量和软间隔，SVM可以容忍一定程度的分类错误，从而提高了模型的鲁棒性。

4. 可解释性：SVM的决策边界是由支持向量决定的，这些支持向量可以提供关于数据分布的重要信息。

因此，SVM具有较好的可解释性，可以帮助我们理解数据背后的规律。

四、SVM的应用SVM广泛应用于分类和回归问题，包括图像识别、文本分类、生物信息学等领域。

支持向量机分类原理

支持向量机分类原理
支持向量机是一种新型的智能运算技术，它是在模式识别、机器学习、数据挖掘等领域发展起来的一种技术。

支持向量机的核心思想是泛函分析的方法，它利用内积的方法将数据转换到高维空间，使得在这个高维空间中，可以使用支持向量机来分类数据。

支持向量机分类原理是通过把数据空间（feature space）中的
点映射到高维空间（feature space），通过内积的向量距离，来计算两个数据点之间的距离。

在把数据映射到高维空间之后，可以根据数据的距离来计算支持向量机（Support Vector Machine , SVM ）的
分类模型参数。

支持向量机分类模型的核心思想是：在数据空间中构建一个函数，并且根据给定的训练数据来确定这个函数的参数，从而使得这个函数可以有效地分类数据点。

这个函数就是所谓的支持向量机分类模型。

支持向量机分类模型的核心思想就是根据数据的距离，来决定支持向量机（SVM）的参数，从而使得数据可以被有效地分类。

支持向
量机分类模型的目标是构建一个函数，其中包含两类参数：超平面参数（w）和偏置参数（b），这个函数可以将数据映射到高维空间中，
从而使得分类变得简单。

- 1 -。

支持向量机PPT

3
1.支持向量机概述支持向量机是基于统计学习理论一种具有严格数学理论基础和直观集合解释的新型机器学习方法，在处理不均匀性、离散性、稀少性等特点突出的测录井小样本数据学习问题上具有独到的优越性。相比其他算法在以下几个方面具有更大优势： 1.支持向量机结构简单，功能强大，运算之前不需要确定隐含层节点个数，可以根据实际问题的需要而自动调节规模。
5
1.支持向量机概述 4. 支持向量机模型通过非线性变换将样本数据转换到高维的特征空间，通过在高维空间中构造线性判别函数来非线性判别函数，它的这一特殊性使得支持向量机模型具有较好的推广能力，并且其算法复杂度与样本数据维数无关，从而同时巧妙地解决了维数问题。
6
2.线性支持向量机线性可分的情况：
20
4.支持向量机核函数
回忆上面得到的对偶问题表达式：
将红色这个部分进行改造，令：这个式子所做的事情就是将线性的空间映射到高维的空间,k(x, xj) 有很多种，下面是比较典型的两种：
21
4.支持向量机核函数
上面这个核称为多项式核，下面这个核称为高斯核，高斯核甚至是将原始空间映射为无穷维空间，另外核函数有一些比较好的性质，比如说不会比线性条件下增加多少额外的计算量，等等。一般对于一个问题，不同的核函数可能会带来不同的结果，一般是需要尝试来得到的。
15
3.非线性支持向量机
在上图中，蓝色、红色的直线分别为支持向量所在的边界，绿色的线为决策函数，那些紫色的线表示分错的点到其相应的决策面的距离，这样我们可以在原函数上面加上一个惩罚函数，并且带上其限制条件为：
公式中蓝色的部分为在线性可分问题的基础上加上的惩罚函数部分，当 xi在正确一边的时候，ε=0，R为全部的点的数目，C是一个由用户去指定的系数，表示对分错的点加入多少的惩罚，当C很大的时候，分错的点就会更少，但是过拟合的情况可能会比较严重，当C很小的时候，分错的点可能会很多，不过可能由此得到的模型也会不太正确，所以如何选择C是有很多学问的，不过在大部分情况下就是通过经验尝试得到的。

【学习】第二讲支持向量机技术PPT课件

支持向量机的变形
• 基于平分最近点原理的模型 • L2-SVC • ν-支持向量机（ν-SVC）
.
16
平分最近点原理
.
17
基于平分最近点原理的模型
min
1 2
||
yi
i(xi
1
)
yi
i(xi
1
)
||2
1TG(K)
2
S.T. i i 1,
(6)
yi 1
yi 1
0i D
这里G(K)是个l 阶的矩阵, Gij (K) yiKij yj yik(xi, xj )yj;
.
10
支持向量
支持向量：
* i
0
界内支持向量： 0 i* C
界上支持向量：
* i
C
l
l0
l
注：问题具有稀疏性是指决策时可以不管非支持向量的样本，
而仅用到少数支持向量样本。注意训练时还是用到了所有的
样本。
.
11
支持向量机模型的求解
• 任何求解凸二次规划问题的算法； • 大规模问题时：序贯最小最优化算法
f(x): У
以便能用决策函数 f ( x ) “较好地”推断任一模 x式相对应的y 值。
.
2
支持向量机模型
• 线性可分情形 • 线性近似可分情形 • 线性不可分情形 • 小结
.
3
线性可分情形：最大间隔原理
2 / || w ||
l : (w, x) b 1
w
l0 : (w, x) b 0
8
支持向量机的建模小结
统一归结到C-SVC模型：
min 1 2
l i1
l i1

SVM支持向量机算法-原理篇

SVM⽀持向量机算法-原理篇本篇来介绍SVM 算法，它的英⽂全称是Support Vector Machine，中⽂翻译为⽀持向量机。

之所以叫作⽀持向量机，是因为该算法最终训练出来的模型，由⼀些⽀持向量决定。

所谓的⽀持向量，也就是能够决定最终模型的向量。

SVM 算法最初是⽤来解决⼆分类问题的，⽽在这个基础上进⾏扩展，也能够处理多分类问题以及回归问题。

1，SVM 算法的历史早在1963 年，著名的前苏联统计学家弗拉基⽶尔·⽡普尼克在读博⼠期间，就和他的同事阿列克谢·切尔沃宁基斯共同提出了⽀持向量机的概念。

但由于当时的国际环境影响，他们⽤俄⽂发表的论⽂，并没有受到国际学术界的关注。

直到 20 世纪 90 年代，⽡普尼克随着移民潮来到美国，⽽后⼜发表了 SVM 理论。

此后，SVM 算法才受到应有的重视。

如今，SVM 算法被称为最好的监督学习算法之⼀。

2，线性可分的 SVMSVM 算法最初⽤于解决⼆分类问题，下⾯我们以最简单的⼆维平⾯上的，线性可分的数据点来介绍⽀持向量机。

假设平⾯上有⼀些不同颜⾊的圆圈，这些圆圈是线性可分的，也就是可⽤⼀条直线分开。

如下：现在想在平⾯上画出⼀条直线，将这些圆圈分开。

通过观察，你很容易就能画出⼀条直线，如下：但是这样的直线会有很多，它们都能正确的划分两类圆圈，就像下⾯这幅图中的⼀样：那么哪条直线才是最好的呢？通过⾁眼我们⽆法找到那条最好的直线。

但是就上图中的三条直线⽽⾔，明显你会觉得中间那条红线，会⽐两侧的两条线要更好。

因为，如果有⼀些圆圈往中间靠拢，那么两侧的那两条直线就不能将两种圆圈划分开了。

⽽中间那条直线依然可以划分两种圆圈。

如下：因此，中间那条红线会⽐两侧的两条直线更好，更安全。

虽然通过⾁眼我们能知道哪条直线更好，但是怎样才能找到最好的那条直线呢？⽽ SVM 算法就可以帮我们找到那条最好的直线。

3，找到最好的直线下⾯我们来看下如何找到最好的那条直线。

《支持向量机》课件

对于非线性数据集，训练算法通过核函数将数据映射到更高维的特征空间，然后在特征空间中寻找最优超平面进行分类。常见的核函数有线性核、多项式核、径向基函数核等。
优化算法
梯度下降法
优化算法使用梯度下降法来迭代更新超平面的参数，使得分类器的分类效果不断优化。在每次迭代中，算法计算当前超平面的梯度并沿着负梯度的方向更新参数。
核函数参数
对于非线性支持向量机，核函数的参数决定了数据映射到特征空间的复杂度。选择合适的核函数参数可以使分类器更好地适应数据特性。常见的核函数参数包括多项式核的阶数和RBF核的宽度参数σ。
04
支持向量机的扩展与改进
多分类支持向量机
总结词
多分类支持向量机是支持向量机在多分类问题上的扩展，通过引入不同的策略，将多个分类问题转化为二分类问题，从而实现对多类别的分类。
金融风控
用于信用评分、风险评估等金融领域。
02
支持向量机的基本原理
线性可分支持向量机
01
线性可分支持向量机是支持向量机的基本形式，用于解决线性可分问题。
02
它通过找到一个超平面，将不同类别的数据点分隔开，使得正例和反例之间的间隔最大。
03
线性可分支持向量机适用于二分类问题，且数据集线性可分的情况。
计算效率高
支持向量机采用核函数技巧，可以在低维空间中解决高维问题，从而减少计算复杂度。
支持向量机的应用场景
文本分类
利用支持向量机对文本数据进行分类，如垃圾邮件识别、情感分析等。
生物信息学
支持向量机在基因分类、蛋白质功能预测等方面具有重要价值。
图像识别
在图像分类、人脸识别等领域，支持向量机也得到了广泛应用。
03