《机器学习》第1章 绪论

本章节整理的目的,出于对周志华西瓜书学习总结,从中对周志华部分理解的举例,此外添加了部分相关内容和衍生内容,供自己和他人阅读和学习。

第一章绪论

1.1引言

机器学习的定义:致力于研究如何通过计算机的手段,利用经验来改善系统自身的性能

经验与模型的关系:经验(在计算机系统中,叫数据)产生模型(学习算法),学习算法利用经验(数据)提供相应的判断

1.2基本术语

关于属性、特征等专有名称定义:http://www.jianshu.com/p/2b65f137bd92

http://blog.csdn.net/algorithmguy/article/details/68066279

监督学习和无监督学习:根据训练数据是否拥有标记信息,学习任务可以分为两类,监督学习(分类、回归)和无监督学习(聚类)

分类:预测的是离散值,如“好瓜”“坏瓜”

回归:预测的是连续值,如西瓜成熟度0.65,0.78

聚类:将训练集分成若干组(簇),这些簇可能对应一些潜在的概念划分,如“浅色瓜”“深色瓜”

在聚类学习中,“浅色瓜”“深色瓜”这样的概念我们事先是不知道的,且学习过程中使用的训练样本通常不拥有标记信息

特征向量:即示例,反映事件或对象在某方面的性质。例如:西瓜的色泽,敲声

二分类:正类,反类。样本空间——>输出空间;输出空间={+1,-1}或{0,1}

多分类:|输出空间|>2

回归与分类的不同:

回归问题通常是用来预测一个值,如预测房价、未来的天气情况等等,例如一个产品的实际价格为500元,通过回归分析预测值为499元,我们认为这是一个比较好的回归分析。一个比较常见的回归算法是线性回归算法(LR)。另外,回归分析用在神经网络上,其最上层是不需要加上softmax函数的,而是直接对前一层累加即可。回归是对真实值的一种逼近预测。

分类问题是用于将事物打上一个标签,通常结果为离散值。例如判断一幅图片上的动物是一只猫还是一只狗,分类通常是建立在回归之上,分类的最后一层通常要使用softmax函数进行判断其所属类别。分类并没有逼近的概念,最终正确结果只有一个,错误的就是错误的,不会有相近的概念。最常见的分类方法是逻辑回归,或者叫逻辑分类。


1.3假设空间

归纳学习:广义——>从样例中学习;狭义——>从训练数据学学得概念,亦称“概念学习”或“概念形成”

什么是概念?概念可被看作一个对象或事件集合,它是从更大的集合中选取的子集,或在这个较大集合中定义的布尔函数

概念学习中最基本的布尔概念学习,即对“是”“不是”这样的可表示为0/1布尔值的目标概念的学习

概念学习定义:指从有关某个布尔函数的输入输出训练样例中推断出该布尔函数

假设空间:所有假设组成的空间,这里我们的假设空间由色泽,根蒂,敲声组成,分别取值:3,2,2假设空间大小规模:4*3*3+1=37图中*号表示任意值


1.4归纳偏好

1.为什么需要归纳偏好?

如果没有偏好,所有的假设都是等效的,那么输出的判断将会没有意义,如书上的对瓜的预测时而是好瓜时而是坏瓜,这样的结果没有意义。

2.偏好的作用:产生“正确”的模型

3.怎样引导算法确立“正确的”偏好:奥卡姆剃刀(若有多个假设与观察一致,则选最简单的那个)

奥卡姆剃刀定律:即简单有效原则,说的是,切勿浪费较多东西去做,用较少的东西,同样可以做好的事情。所以,相比复杂的假设,我们更倾向于选择简单的、参数少的假设;同时,我们还希望选择更加简单的模型,使得有效的假设的数量不是很多。

奥卡姆剃刀适用

若更平滑意味着更简单,则选择曲线A,因为曲线A更容易描述


奥卡姆剃刀不适用


在问题出现的机会相同,所有问题同等重要,对于任意两个学习算法,其总误差相等,期望值相同。

NFL定理:指在机器学习中,没有给定具体问题的情况下,或者说面对的是所有问题的情况下,没有一种算法能说得上比另一种算法好。换成我们的俗话讲,就是“不存在放之四海而皆准的方法”。只有在给定某一问题,比如说给“用特定数据集给西瓜进行分类”,才能分析并指出某一算法比另一算法好。这就要求我们具体问题具体分析,而不能指望找到某个算法后,就一直指望着这个“万能”的算法。

NFL定理(天下没有免费的午餐)告诉我们:脱离具体问题谈算法的好坏无意义。

1.5发展历程

推理期

知识期

学习期

统计学习

深度学习

机器学习发展的详细历程:http://blog.csdn.net/zmdsjtu/article/details/52690839

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