機(jī)器學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)

介紹
第一部分 參數(shù)方法——類密度模型參數(shù)估計(jì)
第二部分 監(jiān)督學(xué)習(xí)——分類(基于似然的方法)
第三部分 監(jiān)督學(xué)習(xí)——分類(基于判別式的方法)(參數(shù)方法——判別式參數(shù)估計(jì))
第四部分 監(jiān)督學(xué)習(xí)——回歸
第五部分 監(jiān)督學(xué)習(xí)——關(guān)聯(lián)規(guī)則
第六部分 維度規(guī)約(特征的提取和組合)
第七部分 半?yún)?shù)方法
第八部分 非監(jiān)督學(xué)習(xí)——聚類
第九部分 非參數(shù)方法——密度估計(jì)
第十部分 非參數(shù)方法——決策樹(shù)實(shí)現(xiàn)的判別式
第十一部分 多層感知器——非參數(shù)估計(jì)器
第十二部分 局部模型
第十三部分 支持向量機(jī)與核機(jī)器
第十四部分 隱馬爾科夫模型
第十五部分 參數(shù)的貝葉斯估計(jì)
第十六部分 集成學(xué)習(xí)——組合多學(xué)習(xí)器
第十七部分 增強(qiáng)學(xué)習(xí)
第十八部分 機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)
第十九部分 特征工程與數(shù)據(jù)預(yù)處理

各種應(yīng)用場(chǎng)景之中的問(wèn)題繁雜多樣朋腋,不同的具體問(wèn)題,往往各有其獨(dú)有的優(yōu)解膜楷。計(jì)算機(jī)通過(guò)執(zhí)行算法——也就是指令的序列旭咽,來(lái)解決一個(gè)問(wèn)題。但面對(duì)繁復(fù)的問(wèn)題赌厅,往往由于缺乏相應(yīng)的知識(shí)穷绵,不能保證對(duì)每種問(wèn)題都了如指掌,從而很難直接最優(yōu)的解決方案供計(jì)算機(jī)執(zhí)行特愿。

但作為補(bǔ)償仲墨,我們有數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)中提取有用的知識(shí)揍障,解決問(wèn)題目养,是數(shù)據(jù)應(yīng)用的核心目的。

機(jī)器學(xué)習(xí)在大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用可稱為數(shù)據(jù)挖掘毒嫡,其發(fā)掘數(shù)據(jù)中所蘊(yùn)含的知識(shí)信息癌蚁。機(jī)器學(xué)習(xí)也是人工智能的組成部分。智能化的系統(tǒng),在變化的應(yīng)用環(huán)境中需要具備學(xué)習(xí)的能力匈勋,來(lái)適應(yīng)這些變化礼旅。這樣,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者就不必預(yù)見(jiàn)所有的情況洽洁,并未它們提供解決方案了痘系。同樣,在人工智能常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景——視覺(jué)饿自、語(yǔ)音識(shí)別等方面汰翠,機(jī)器學(xué)習(xí)也提供了很多幫助。

機(jī)器學(xué)習(xí)在構(gòu)建模型時(shí)利用了統(tǒng)計(jì)學(xué)理論昭雌,其核心任務(wù)就是用樣本推理(這也正是統(tǒng)計(jì)學(xué)的任務(wù))复唤。而計(jì)算機(jī)科學(xué)在機(jī)器學(xué)習(xí)中的角色分為兩部分。第一烛卧,在訓(xùn)練時(shí)佛纫,需要對(duì)優(yōu)化問(wèn)題求解、同時(shí)面對(duì)大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理需要保證算法的高效和穩(wěn)定总放。第二呈宇、在學(xué)習(xí)得到模型后,使用模型進(jìn)行推理的算法也需要是高效的局雄。

機(jī)器學(xué)習(xí)的主要應(yīng)用包括 學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)性甥啄、分類、回歸炬搭、聚類蜈漓、策略增強(qiáng)學(xué)習(xí)等。

根據(jù)數(shù)據(jù)情況宫盔,可分為監(jiān)督學(xué)習(xí)和非監(jiān)督學(xué)習(xí)融虽。相比于監(jiān)督學(xué)習(xí),非監(jiān)督學(xué)習(xí)——沒(méi)有輸出信息灼芭,我們的目的是發(fā)現(xiàn)輸入空間所具有的某種結(jié)構(gòu)衣形。統(tǒng)計(jì)學(xué)中,可稱為密度估計(jì)姿鸿。通過(guò)密度估計(jì),也可實(shí)現(xiàn)回歸的分析目的倒源。

對(duì)于屬于非監(jiān)督學(xué)習(xí)的聚類問(wèn)題苛预,其數(shù)據(jù),相比監(jiān)督學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)缺少輸出標(biāo)簽笋熬。分類問(wèn)題是利用數(shù)據(jù)已有的標(biāo)簽热某,學(xué)習(xí)屬于同一標(biāo)簽下數(shù)據(jù)的特征。而聚類與分類問(wèn)題的不同,就在于類標(biāo)簽不是事先已知的昔馋。

此外還有增強(qiáng)學(xué)習(xí)也屬于機(jī)器學(xué)習(xí)的一種應(yīng)用筹吐。系統(tǒng)多次輸出的動(dòng)作構(gòu)成策略,而學(xué)習(xí)目的是評(píng)估策略的好壞秘遏,進(jìn)而產(chǎn)生好的策略丘薛。



本文檔,旨在以機(jī)器學(xué)習(xí)的目的(分類邦危、回歸等)為線索洋侨,梳理各種機(jī)器學(xué)習(xí)方法。對(duì)同樣的學(xué)習(xí)目的倦蚪,盡量將各種方法歸在一起介紹希坚,著重對(duì)比。

對(duì)于分類問(wèn)題陵且,基于似然的方法假設(shè)類似然的分布裁僧,再估計(jì)分布參數(shù)。這時(shí)需要對(duì)參數(shù)方法慕购、非參數(shù)方法對(duì)類似然的估計(jì)進(jìn)行對(duì)比聊疲。而基于判別式的方式直接估計(jì)判別式,其中包括邏輯斯蒂函數(shù)脓钾、支持向量機(jī)售睹、決策樹(shù)的方法。對(duì)于回歸問(wèn)題也類似可训,也要注重對(duì)比參數(shù)和非參數(shù)方法昌妹,以及回歸樹(shù)的區(qū)別∥战兀基于基本的機(jī)器學(xué)習(xí)方法飞崖,再進(jìn)一步展開(kāi)到集成學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)的內(nèi)容谨胞。

這是因?yàn)楹芏喾椒梢杂糜趯?shí)現(xiàn)不同的學(xué)習(xí)目的固歪。將方法手段技巧,與學(xué)習(xí)目的分開(kāi)討論胯努,有利于更好掌握機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論牢裳。

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