4.5.3 回归项-休伯损失（Huber Loss）

迭代公式：

$${\displaystyle \begin{aligned} Loss = \begin{cases} \frac{1}{N} \sum_{i = 1}^{N} [\frac{1}{2} \cdot (y_i-prediction_i)^2] \quad & |y_i-prediction_i| \leq \delta \\ \frac{1}{N} \sum_{i = 1}^{N}[\delta \cdot (|y_i-prediction_i| -\frac{1}{2}\delta) ] \quad & |y_i-prediction_i| > \delta \end{cases} \\ \end{aligned} }$$

图像：

图 4-26 Huber Loss 函数图

特性：

1. 当绝对误差在 $[ 0,\ \delta]$ 时，契合正态分布（Normal distribution）

2. 当绝对误差在 $( \delta,\ +\infty)$ 时，契合拉普拉斯分布（Laplace distribution）

3. 当绝对误差小于 $\delta$ 时，它采用平方误差，导数非常数

4. 当绝对误差大于 $\delta$ 时，采用的线性误差，导数常数 $\tfrac{\delta}{2}$ 。

5. 光滑（smooth），适合优化算法

6. 非指数计算，算力消耗相对较低

休伯损失（Huber Loss） 实际上是基于 MAE 和 MSE 基础上，提出的一种兼容 MAE 与 MSE 各自优点的损失函数设计。

相比于 MSE 和 MAE，Huber Loss 的算力消耗没有太多的提升。相比于 MSE，Huber Loss 降低了 $\delta$ 半径外对离群值的惩罚；相比于 MAE，Huber Loss 提高了 $\delta$ 半径内回归的收敛速度。可以看出，Huber Loss 的效果首 $\delta$ 的选择影响较大。因此，使用它的时候，需要注意 $\delta$ 调参问题。

Huber Loss 算子化

利用 C 语言实现对算子的封装，有：

#include <math.h>
#include <stdio.h>

double huber_loss(double *y_true, double *y_pred, int size, double delta) {
  double sum = 0;
  for (int i = 0; i < size; i++) {
    double error = y_true[i] - y_pred[i];
    if (fabs(error) <= delta) {
      sum += 0.5 * pow(error, 2);
    } else {
      sum += delta * (fabs(error) - 0.5 * delta);
    }
  }
  return sum / size;
}

int main() {
  int size = 3;
  double y_true[] = {0.5, 0.75, 1.0};
  double y_pred[] = {0.6, 0.8, 0.9};
  double delta = 1.0;
  double huber_loss_value = huber_loss(y_true, y_pred, size, delta);
  printf("The Huber loss is %f\n", huber_loss_value);
  return 0;
}

运行验证可得到结果：

The Huber loss is 0.033333