Astuce du noyau

En apprentissage automatique, l'astuce du noyau, ou kernel trick en anglais, est une méthode qui permet d'utiliser un classifieur linéaire pour résoudre un problème non linéaire. L'idée est de transformer l'espace de représentation des données d'entrées en un espace de plus grande dimension, où un classifieur linéaire peut être utilisé et obtenir de bonnes performances. La discrimination linéaire dans l'espace de grande dimension (appelé aussi espace de redescription) est équivalente à une discrimination non linéaire dans l'espace d'origine. vignette|491x491px|Principe du noyau pour apprendre si un point est dans un disque ou non. A partir des coordonnées d'un point (x, y) dans le plan, impossible de dire s'il est dans le disque orange de rayon 1 ou non, en disant s'il est à gauche ou droite d'une droite du plan. Par contre, si on ajoute comme une troisième coordonnée, le point devient dans un espace à trois dimensions. On peut affirmer qu'un point se trouve dans le disque s'il est en dessous du plan , c'est-à-dire si . L'astuce du noyau s'utilise dans un algorithme qui ne dépend que du produit scalaire entre deux vecteurs d'entrée x et y. Après passage à un espace de redescription par une transformation φ, l'algorithme n'est plus dépendant que du produit scalaire : Le problème de ce produit scalaire est qu'il est effectué dans un espace de grande dimension, ce qui conduit à des calculs impraticables. L'idée est donc de remplacer ce calcul par une fonction noyau de la forme : Pour réaliser cela, on utilise le théorème de Mercer, qui montre qu'une fonction noyau K continue, symétrique et semi-définie positive peut s'exprimer comme un produit scalaire dans un espace de grande dimension. Plus précisément, si les arguments de la fonction noyau sont à valeurs dans un espace mesurable X, et si le noyau est semi-défini positif — i. e. pour tout sous-ensemble {x1, ..., xn} de X, et sous-ensemble {c1, ...