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기술

로그 손실

로그 손실기술
영문명
Log loss
이진 식
-[y ln(p) + (1-y) ln(1-p)]
좋은 방향
작을수록 좋음
일반적인 로그 밑
자연로그
로그 손실은 실제로 관측된 범주에 부여한 확률의 음의 로그를 이용하는 예측 손실이다. 확률 분류에서 교차 엔트로피 손실이라고도 부르며, 실제 범주에 매우 낮은 확률을 주는 예측을 크게 벌점화한다.

실제 결과에 부여한 확률

이진 결과가 1이고 양성 예측 확률이 p라면 손실은 -ln(p)다. 결과가 0이면 -ln(1-p)다. 어느 쪽 결과가 실제로 나왔는지에 따라 해당 범주의 확률을 읽는 방식으로 이해할 수 있다. 여러 관측에서는 이 값들을 평균하거나 합하며 어느 집계인지 구분해야 한다.

같이 맞혀도 확률은 다르다

실제 결과가 1일 때 p=0.5의 손실은 약 0.693이고 p=0.9의 손실은 약 0.105다. 실제 결과가 0인데 p=0.9였다면 손실은 약 2.303이다. 임계값으로 범주를 정한 뒤 정답 개수만 세면 이런 차이는 드러나지 않는다.

불가능하다고 한 일이 일어나면

실제로 나온 범주에 확률 0을 주면 이상적인 로그 손실은 무한대다. 확률이 0에 가까워질수록 벌점에 유한한 상한이 없다. 실제 프로그램은 로그 0이나 부동소수점 문제를 피하려고 확률을 작은 양수 범위로 제한할 수 있어 수학적 극한과 반환값을 구별해야 한다.

범주 순서와 집계 기준

다중분류에서는 각 관측의 실제 범주에 해당하는 예측 확률을 사용한다. 확률 행렬의 열 순서와 범주 이름을 잘못 연결하면 다른 문제의 점수를 계산하게 된다. 평균 손실과 전체 합은 자료 수가 달라질 때 비교 방식도 달라지므로 예측 확률의 의미와 집계 기준을 함께 확인해야 한다.

관련 문서

확률 / 자연로그 / 브라이어 점수 / F1 점수 / 기계 학습 / 로지스틱 회귀