【机器学习实战】第1章 机器学习基础

第1章 机器学习基础

机器学习 概述

机器学习就是把无序的数据转换成有用的信息。

1. 获取海量的数据
2. 从海量数据中获取有用的信息

咱们会利用计算机来彰显数据背后的真实含义，这才是机器学习的意义。

机器学习 场景

例如：识别动物猫
模式识别（官方标准）：人们经过大量的经验，获得结论，从而判断它就是猫。
机器学习（数据学习）：人们经过阅读进行学习，观察它会叫、小眼睛、两只耳朵、四条腿、一条尾巴，获得结论，从而判断它就是猫。
深度学习（深刻数据）：人们经过深刻了解它，发现它会'喵喵'的叫、与同类的猫科动物很相似，获得结论，从而判断它就是猫。（深度学习经常使用领域：语音识别、图像识别）

模式识别（pattern recognition）: 模式识别是最古老的（做为一个术语而言，能够说是很过期的）。
    咱们把环境与客体统称为“模式”，识别是对模式的一种认知，是如何让一个计算机程序去作一些看起来很“智能”的事情。
    经过融于智慧和直觉后，经过构建程序，识别一些事物，而不是人，例如: 识别数字。
机器学习（machine learning）: 机器学习是最基础的（当下初创公司和研究实验室的热点领域之一）。
    在90年代初，人们开始意识到一种能够更有效地构建模式识别算法的方法，那就是用数据（能够经过廉价劳动力采集得到）去替换专家（具备不少图像方面知识的人）。
    “机器学习”强调的是，在给计算机程序（或者机器）输入一些数据后，它必须作一些事情，那就是学习这些数据，而这个学习的步骤是明确的。
    机器学习（Machine Learning）是一门专门研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或技能，从新组织已有的知识结构使之不断改善自身性能的学科。
深度学习（deep learning）: 深度学习是很是崭新和有影响力的前沿领域，咱们甚至不会去思考-后深度学习时代。
    深度学习是机器学习研究中的一个新的领域，其动机在于创建、模拟人脑进行分析学习的神经网络，它模仿人脑的机制来解释数据，例如图像，声音和文本。

参考地址： 
http://www.csdn.net/article/2015-03-24/2824301
http://baike.baidu.com/link?url=76P-uA4EBrC3G-I__P1tqeO7eoDS709Kp4wYuHxc7GNkz_xn0NxuAtEohbpey7LUa2zUQLJxvIKUx4bnrEfOmsWLKbDmvG1PCoRkJisMTQka6-QReTrIxdYY3v93f55q

机器学习已应用于多个领域，远远超出大多数人的想象，横跨：计算机科学、工程技术和统计学等多个学科。

• 搜索引擎: 根据你的搜索点击，优化你下次的搜索结果。
• 垃圾邮件: 会自动的过滤垃圾广告邮件到垃圾箱内。
• 超市优惠券: 你会发现，你在购买小孩子尿布的时候，售货员会赠送你一张优惠券能够兑换6罐啤酒。
• 邮局邮寄: 手写软件自动识别寄送贺卡的地址。
• 申请贷款: 经过你最近的金融活动信息进行综合评定，决定你是否合格。

机器学习 组成

主要任务

• 分类：将实例数据划分到合适的类别中。
• 回归：主要用于预测数值型数据。（示例：数据经过给定数据点来拟合最优曲线）

监督学习

• 必须肯定目标变量的值，以便机器学习算法能够发现特征和目标变量之间的关系。 (包括：分类和回归)
• 样本集：训练数据 + 测试数据
  • 训练样本 = 特征(feature) + 目标变量(label: 分类-离散值/回归-连续值)
  • 特征一般是训练样本集的列，它们是独立测量获得的。
  • 目标变量: 目标变量是机器学习预测算法的测试结果。
    • 在分类算法中目标变量的类型一般是标称型(如：真与假)，而在回归算法中一般是连续型(如：1~100)。
• 知识表示：
  1. 能够采用规则集的形式【例如：数学成绩大于90分为优秀】
  2. 能够采用几率分布的形式【例如：经过统计分布发现，90%的同窗数学成绩，在70分如下，那么大于70分定为优秀】
  3. 可使用训练样本集中的一个实例【例如：经过样本集合，咱们训练出一个模型实例，得出 年轻，数学成绩中高等，谈吐优雅，咱们认为是优秀】

非监督学习

• 数据没有类别信息，也不会给定目标值。
• 聚类：在无监督学习中，将数据集分红由相似的对象组成多个类的过程称为聚类。
• 密度估计：将寻找描述数据统计值的过程称之为密度估计。【就是：根据训练样本肯定x的几率分布】
• 此外，无监督学习还能够减小数据特征的维度，以便咱们可使用二维或三维图形更加直观地展现数据信息。

训练过程

算法汇总

机器学习 使用

选择算法须要考虑的两个问题

1. 算法场景
   • 预测明天是否下雨，由于能够用历史的天气状况作预测，因此选择监督学习算法
   • 给一群陌生的人进行分组，可是咱们并无这些人的类别信息，因此选择无监督学习算法、经过他们身高、体重等特征进行处理。
2. 须要收集或分析的数据是什么

举例

机器学习 开发流程

* 收集数据: 收集样本数据
* 准备数据: 注意数据的格式
* 分析数据: 为了确保数据集中没有垃圾数据；
    若是是算法能够处理的数据格式或可信任的数据源，则能够跳过该步骤；
    另外该步骤须要人工干预，会下降自动化系统的价值。
* 训练算法: [机器学习算法核心]若是使用无监督学习算法，因为不存在目标变量值，则能够跳过该步骤
* 测试算法: [机器学习算法核心]评估算法效果
* 使用算法: 将机器学习算法转为应用程序

Python语言 优点

1. 可执行伪代码
2. Python比较流行：使用普遍、代码范例多、丰富模块库，开发周期短
3. Python语言的特点：清晰简练、易于理解
4. Python语言的缺点：惟一不足的是性能问题
5. Python相关的库
   • 科学函数库：SciPy、NumPy(底层语言：C和Fortran)
   • 绘图工具库：Matplotlib

---

• 做者：片刻 1988
• GitHub地址: https://github.com/apachecn/MachineLearning
• 版权声明：欢迎转载学习 => 请标注信息来源于 ApacheCN