机器学习(1) : 何为机器学习?

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前言

目前 AI 的研究热度居高不下,它的新起给各行各业掀起了一场来自人工智能领域的革命,这一场来自 AI 的支配,作为普通程序员也应该对这些领域有些了解,因此,就有了本系列的机器学习之旅。

一、人工智能

1.1 什么是人工智能

目前的人工智能处于弱人工智能的阶段。人工智能就是让机器具备人的思维去思考,当面临信的数据的适合能够预测分析数据。

常见的生活案例有:

  • 车牌识别,人脸识别、自动驾驶
  • 情感分类,机器翻译,人机互动
  • 智能机器人,AiphaGO

维基百科:

人工智能,亦称智机器智能,值由人制造出来的机器所表现出来的智能。

人工智能的核心问题包括建构能够跟人类相似甚至超卓的推理、知识、规划、学习、交流、感知、移物、使用工具和操控机械的能力等。

AI = Artificial Intelligence = 机器对人类智能的模仿。

简要概括:人工智能本质,是机器对人的思维或行为过程的模拟,让它能像人一样思考或行动。

根据输入信息进行模型结构,权重更新,实现最终优化。

  • 输入 >> 处理 >> 输出

1.2 发展阶段

1.2.1 强人工智能
  • 机器有真正推理和解决复杂问题的能力,有自主意识

  • 机器综合思考的能力已经达到甚至超越人类

  • 并不是当前 AI 所处阶段

    • 无法预估强人工智能还有多远
1.2.2 弱人工智能
  • 机器不具备真正推理和解决复杂问题的能力,无自主意识
  • 机器基于某种特征可解决部分问题,成为一个强有力工具

1.3 人工智能实现方法

1.3.1 符号学习

基于逻辑与规则的学习方法,其原理主要为物理符号系统(即符号操作系统)假设和有限合理性原理 专家系统:

  • 根据既定的逻辑和顺序告诉机器接下来做什么
  • 遵循 if then 原则
  • 不能根据新场景动态地优化认知(升级模型)
1.3.2 机器学习

从数据中寻找规律、建立关系,根据建立的关系去解决问题的方法。

  • 从数据中学习并且实现自我优化与升级
  • 当前主流的 AI 学习方法

AI 未来:符号学习 + 机器学习。

  • 符号学习具备逻辑性
  • 机器学习需要样本数据
1.3.3 机器学习与深度学习的关系?
  • 机器学习哦是一种实现人工智能的方法
  • 深度学习是一种实现机器学习的技术

机器学习:使用算法来解析数据,从中学习,然后对真实世界的事件做出决策和预测。比如垃圾邮件检测,房价预测

深度学习:模仿人类神经网络,建立模型,进行数据分析。比如 人脸识别、语义理解,无人驾驶。

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二、机器学习

2.1 机器学习介绍

2.1.1 概述

什么是机器学习?

机器学习是一种实现人工智能的方法,从数据中寻找规律、建立关系、根据建立的关系去解决问题

例如:

小明 1 月工资 1000 ,每月增长 10% ,第 10 月是多少?

数学里面可以有: F(x):y=y0 + 1.1 ^ x = 1000 + 1.1 ^ 10

而机器学习里面,就是通过具体的月份、工资等数据, 从而计算出这个 F(x)的函数关系

2.1.2 机器学习应用场景
  • 数据挖掘:
  • 计算机视觉
  • 自然语言处理
  • 证券分析
  • 医学诊断
  • 机器人
  • DNA 测序

机器学习是实现 人工智能的主流方法。

2.1.3 实现基本框架

将训练数据喂给计算机,计算机自动求解数据关系,在新的数据上做出预测或给出建议。

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2.1.4 机器学习类别
  • 监督学习:训练数据包括正确的结果

    • 应用场景:人脸识别、语言翻译、医学诊断,目前比较 主流,占比 80% 左右。

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  • 无监督学习:训练数据不包括正确的结果

    • 应用场景:新闻聚类

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  • 半监督学习:训练数据包括少量正确的结果

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  • 强化学习:根据每次结果收获的奖惩(反馈)进行学习,实现优化。

    • 程序初始化,根据执行效果给与奖励与惩罚分数,逐步找到获取高分的方法
    • 应用场景:强化督学习