机器学习斯坦福：学习笔记1机器学习的动机与应用

机器学习的动机与应用

工具：需正版：Matlab，免费：Octave

定义（Arthur Samuel 1959）：

在不直接针对问题进行编程的情况下，赋予计算机学习能力的研究领域。

例：Arthur的下棋程序，计算走每一步获胜的概率，最终打败程序作者本人。（感觉使用决策树思想）

定义2（Tom Mitchell 1998）：

一个合理的学习问题应该这样定义：对一个计算机程序来说，给它一个任务T和一个性能测量方法P，如果在经验E的影响下，P对T的测量结果得到了改进，那么就说改程序从E中学习了。

如上例：E：程序不断和自己下棋的经历，T：下棋，P：和人类选手对弈的胜率

课程的四大部分：

1、 有监督学习

（1）      回归问题

例：收集某地房屋价格统计

房屋大小和价格对应情况：

画出一条拟合曲线，就可以通过房屋大小估计价格。

-          有监督学习即给出一个数据集（正确的房屋价格及对应大小）

-          此例为回归问题。回归意味着需要预测的变量是连续的

（2）       分类问题

分类问题中需要处理的变量是离散的

例：判断肿瘤是恶性还是两性

-          收集肿瘤大小和恶性/良性数据，大小为横轴，是否是恶性为纵轴（只有0,1）画图

-          肿瘤可能由多个因素导致，引入年龄，大小为横轴，年龄为纵轴，恶性以叉表示，良性以圆圈表示画图，分析患肿瘤的区域

-          还可引入更多属性，画在多维空间中

-          无限维空间如何处理？将无限维映射到内存的算法？

2、 学习理论

学习理论即解释学习型算法有效的原因（学习算法的理论基础）

寻找什么样的算法能很好地近似不同的函数，训练集的规模是否合适

3、 无监督学习

例：如上述肿瘤例子，图中的点不知道正确答案，而是由你从中找去一定的结构，即聚类。

应用于生物基因工程，图像处理，计算机视觉等领域

例：鸡尾酒会问题

在嘈杂的鸡尾酒会中，将你感兴趣的声音提取出来

运用两个不同位置的麦克分开来自不同位置的声音

还能应用于文本处理等领域

使用ICA算法，Matlab一行代码即可解决

4、 强化学习

通过决策产生的结论或对或错，故产生一系列的决策。

例：对一个模型飞机编写一个起飞程序，飞机在程序做了一连串错误决策是才会坠毁，只要做出连续的整体还不错的决策，即可保持飞机正常飞行

强化学习的基本概念：回报函数（正反馈及负反馈），程序做出正确决策时给出正反馈，反之亦然。

程序不断做出决策，在不断尝试获得尽量多的正反馈时，逐渐学习并做出正确决策

关键在于要定义什么是正确决策，什么是错误决策，再设计算法获取尽量多的正反馈

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