机器学习---绪论

发布时间 2023-09-27 00:21:24作者: 哆啦A梦不会飞

机器学习---绪论

数据挖掘: 从海量数据中挖掘知识

数据库: 为数据挖掘提供数据管理技术

机器学习: 为数据挖掘提供数据分析技术

一. 发展历程

1. 什么是机器学习:

① 主要目的:

​ 让机器像人一样有学习能力

② 重要人物:

​ Tom Mitchell

③ 当前定义:

​ 利用经验改善计算机系统自身性能

经验: 历史数据

计算机系统: 模型

性能: 对数据处理能力

2. 人工智能的三个学派:

符号主义: 启发式学习 -> 专家系统 ->知识计算

连接主义: 神经网络->深度学习

行为主义: 控制论->机器人学

3. 人工智能的三个时期:

推测期: 逻辑理论家 -> 通用问题求解 -> 定理证明 , 即让机器具体推理和逻辑能力

知识期: 知识工程 ->专家系统, 让机器具有知识

学习期: 机器学习 -> 统计学习

二. 应用现状

机器学习的三类学习方法的区别和联系:

​ ① 无监督学习: 没有标签的学习过程

​ ② 有监督学习: 有标签的学习过程

​ ③ 强化学习: 试错为主的学习

三. 基本术语

1.机器学习的基本架构(基本过程)

​ 经验 (历史数据) --> 计算机系统 (机器学习模型) --> 性能 (预测精度)

​ 输入(非结构化, 半结构化, 结构化数据) --> 模型 (监督学习, 半监督学习, 无监督学习, 强化学习) --> 输出 (分类, 聚类, 回归)

2.样本 & 数据集

​ 样本: 数据记录

​ 数据集: 一组数据记录的集合

3.特征 & 特征向量

​ 特征: 样本表现的性质

    特征向量: 各种特征组成的向量

4.训练集 & 测试集

​ 训练集: 训练模型参数时的数据集

​ 测试集: 验证模型性能时的数据集

5.假设 &真值

​ 假设: 数据存在的潜在规律

​ 真值: 潜在规律的自身称之为"真相"的

6.分类 & 回归

​ 分类: 预测值为离散值

​ 回归: 预测值为连续值

二. 假设空间

1.科学推理的两种方法:

​ ① 归纳: 从特殊到一般的 "泛化"

​ ② 演绎: 从一般到特殊的 "特化"

2.假设空间

​ 学习过程: 可看作在所有假设组成的空间中进行搜索的过程

​ 假设空间取值可以为空

3.版本空间

​ ① 搜索过程中不断删除与正例不一致的假设, 和与反例一致的假设, 最终得到与训练集一致的假设, 即学习结果

​ ② 搜索方法:

自顶向下: 从一般到特殊

自底向上: 从特殊到一般

三. 归纳空间

1.存在问题

​ 不同假设对同一个新样本, 会输出不同结果 ------>>> 任何一个有效的机器学习算法都有归纳偏好

2. 归纳偏好

​ 奥卡姆剃刀: 核心思想是选择最简单的假设

3. 天生我才必有用

​ 当有一个算法La, 在一些方面比算法Lb好, 那么La必定存在一些问题, Lb要比La好

4. 没有免费的午餐

总误差与学习算法无关, 无论模型的本身好坏, 重要在于学习不学习

5.算法好坏要具体问题具体分析, 结合实际情况

思考:

1. 人工智能发展的三个时期和三个学派之间有什么联系?

​ 人工智能的三个时期分别为 推理期, 知识期, 学习期

​ 人工智能的三个学派分别为符号主义, 连接主义, 行为主义

​ 其中 符号主义启发式学习推理期逻辑推理 有着相似之处

​ 而 连接主义 和 行为主义, 知识期 和 学习期 都相应得没有特别多得联系之处

​ 人工智能的三个时期侧重机器学习的认知变化, 即纵向发展

​ 而人工智能的三个学派更侧重人们对人工智能的历程, 侧重横向发展, 是并列

​ 而推理期与符号主义是两者的交界处

2.结合机器学习理论与实际需求, 你打算在这门课学习后做点什么?

3.上述版本空间在实际应用中是否存在问题?

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提示: 版本空间的形成有可能随着时间的推移而失去时效性, 之前学习得到的结果不一定适合现在的问题

4.机器学习算法的选择和学习过程, 对人类学习有哪些启示?