在一头扎进机器学习前应该知道的那些事儿

机器学习一直是一个火热的研究领域,深度学习方法的提出又为这个领域添了一把火,使得很多人对该领域感兴趣并想投身于该领域的研究之中。那么,对于想从事机器学习领域的人来说,有哪些是应该首先了解的内容呢?本文将简单的介绍下机器学习的基本相关知识。 机器学习是指使计算机系统使用统计技术学习数据的过程,而不需要具体的编程程序。该方法是一个主动学习的算法,使得它能够从数据中学习并进行预测。机器学习与计算统计、数学优化以及数据学习密切相关,通常被用来进行预测、分析等任务。机器学习一般用于处理两类任务:

  • 有监督学习:输入给计算机的示例带有标签(期望输出),基于标签调整建立的模型,以学习输入到输出的映射规则。
  • 无监督学习:输入给计算机的示例没有标签,建立的模型必须通过自身学习产生输出。无监督学习涉及到从数据中发现隐藏的模式,包含特征学习。 机器学习这个术语对于大多非该领域的人来说听起来很高级,但其实不然。只要你清楚机器学习的基本概念以及相关方法后,机器学习其实很简单,即根据相关任务,选择合适的机器学习方法,让机器学习并处理特征以完成相应的任务。因此,在学习和应用机器学习之前,我们首先应该明确自己的任务是什么,以及适合使用哪种机器学习方法来完成。

如果我们想了解算法背后的基本理论以及其工作原理,那么精通概率与统计、线性代数和微积分对我们而言显得至关重要。此外,了解诸如Python等编程语言将使你能够容易得实现相关算法,理论基础与编程能力二者在手,机器学习我有。此外,理解相关的数学知识和应用也是很有必要的,无论是通过线下自学或者是网络在线培训等学习方法,都必须实践,实践可以增加自己对基本知识的理解,同时也能锻炼其编程能力。 在学习机器学习之前,掌握以下知识是很有必要的:

  • 线性代数
  • 微积分
  • 概率论
  • 程序设计
  • 最优化理论 下面是一些最常见的机器学习任务以及相关方法,对其理解后方便在后续工程中应用。

回归

回归主要涉及连续变量或数值变量的估计,比如估计房价、股票价格、产品价格等使用回归估计。即根据相关的数据建立回归曲线,对新的数据进行预测估计。以下机器学习方法用于解决回归问题:

  • 核回归(Kernel regression)
  • 支持向量回归(Support vector regression)
  • 高斯过程回归(Gaussian process regression)
  • 线性回归(Linear regression)
  • LASSO回归(Least absolute shrinkage and selection operator)
  • 回归树(Regression tree)

分类

分类与离散变量或数据类别的预测有关。比如区分垃圾邮件、病人患有哪种疾病、交易是否属于欺诈行为等任务,都是使用分类方法处理的。以下方法可以用于解决分类问题:

  • 核判别分析(Kernel discriminant analysis)
  • 人工神经网络(Artificial neural networks)
  • K邻近算法(K-nearests neighbors)
  • Boosted trees
  • 随机森林(Random forests)
  • 逻辑回归(Logistic regression)
  • 支持向量机(Support vector machine)
  • 深度学习(Deep learning)
  • 朴素贝叶斯(Naive Bayes)
  • 决策树(Decision trees)

聚类

聚类一般应用于数据自然分组。比如产品特征识别、客户细分等任务都是聚类的一些应用场景。以下机器学习方法用于聚类问题:

  • 均值漂移(Mean-shift)
  • K-均值(K-means)
  • 主题模型(Topic models)
  • 层次聚类(Hierarchical clustering)

多元查询

多元查询是用来寻找相似目标。下面的方法可用于解决与多元查询有关的问题:

  • 近邻取样(Nearest neighbors)
  • 最远邻居(Farthest neighbors)
  • 范围搜索(Range search)

降维

降维是指降低多个随机变量的维度,将其分为特征提取和特征选择。常用的降维方法如下:

  • 流线学习方法/核主成分分析(Manifold learning/KPCA)
  • 独立分量分析(Independent component analysis)
  • 主成分分析(Principal component analysis)
  • 非负矩阵分解(Non-negative matrix factorization)
  • 压缩感知(Compressed sensing)
  • 高斯图模型(Gaussian graphical models)

原文发布于微信公众号 - AI科技时讯(aiblog_research)

原文发表时间:2018-04-24

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