• 机器学习的方法总结


    分类

    机器学习根据训练⽅法⼤致可以分为3⼤类:

    • 监督学习
    • ⾮监督学习
    • 强化学习

    ⼤家可能还听过 “ 半监督学习 ” 之类的说法, 但是那些都是基于上⾯3类的变种,本质没有改变。

    监督学习

    概念

    监督学习是机器学习的一种训练方式/学习方式。
    监督学习是指我们给算法一个数据集,并且给定正确答案。机器通过数据来学习正确答案的计算方法。
    监督学习需要有明确的目标,很清楚自己想要什么结果。比如:按照“既定规则”来分类、预测某个具体的值…

    流程

    1. 选择一个适合目标任务的数学模型
    2. 先把一部分已知的“问题和答案”(训练集)给机器去学习
    3. 机器总结出了自己的“方法论”
    4. 人类把“新的问题”(测试集)给机器,让他去解答

    主流的监督学习算法

    监督学习有两个主要任务:

    • 回归:预测连续的、具体的数值。
    • 分类:对各种事物分门别类,用于离散型预测。
    算法类型简介
    朴素贝叶斯分类贝叶斯分类方法是基于贝叶斯定理的统计学分类方法。它通过预测一个给定的元组属于一个特定类的概率,来进行分类。朴素贝叶斯分类法假定一个属性值在给定类的影响独立于其他属性——类条件独立性
    决策树分类决策树是一种简单但广泛使用的分类器,它通过训练数据构建决策树,对未知的数据进行分类
    SVM分类支持向量机把分类问题转化为寻找分类平面问题,并通过最大化分类边界点距离分类平面的距离来实现分类
    逻辑回归分类逻辑回归是用于处理因变量为分类变量的回归问题,常见的是二分类或二项分布问题,也可以处理多分类问题,它实际上是属于一种分类方法
    线性回归回归线性回归是处理回归任务的最常用的算法之一。该算法的形式十分简单,它期望使用一个超平面拟合数据集(只有两个变量的时候就是一条直线)
    回归树回归回归树(决策树的一种)通过将数据集重复分割为不同的分支而实现分层学习,分割的标准是最大化每一次分离的信息增益。这种分支结构让回归树很自然的学习到非线性关系。
    K邻近分类+回归通过搜索K个最相似的实例(邻居)的整个训练集并总结那些K个实例的输出变量,对新数据点进行预测
    Adaboosting分类+回归Adaboost目的就是从训练集数据中学习一系列的弱分类器或基本分类器,然后将这些弱分类器组合成一个强分类器
    神经网络分类+回归它从信息处理角度对人脑神经元进行抽象,建立某种简单模型,按不同的连接方式组成不同的网络

    非监督学习

    概念

    非监督学习是机器学习的一种训练方式,它本质上是一个统计手段,在没有标签的数据里可以发现潜在的一些结构的一种训练方式。
    非监督学习中,给定的数据集没有“正确答案”,所有的数据都是一样的。无监督学习的任务是从给定的数据集中,挖掘出潜在的结构。
    特点:
    ①无监督学习没有明确的目的
    ②无监督学习不需要给数据打标签
    ③无监督学习无法量化效果

    无监督学习算法

    • 聚类
      简单说就是一种自动分类的方法,在监督学习中,你很清楚每一个分类是什么,但是聚类则不是,你并不清楚聚类后的几个分类每个代表什么意思。
    • 降维
      降维看上去很像压缩。这是为了在尽可能保存相关结构的同时降低数据的复杂度。
    算法类型简介
    K均值聚类聚类K 均值聚类就是制定分组的数量为 K , ⾃动进⾏分组。
    层次聚类聚类如果你不知道应该分为⼏类, 那么层次聚类就⽐较适合了。层次聚类会构建⼀个多层嵌套 的分类, 类似⼀个树状结构。
    主成分分析 – PCA降维主成分分析是把多指标转化为少数⼏个综合指标。主成分分析经常⽤减少数据集的维数, 同时保持数据集的对⽅差贡献最⼤的特征。这是通 过保留低阶主成分, 忽略⾼阶主成分做到的。 这样低阶成分往往能够保留住数据的最᯿要 ⽅⾯。
    奇异值分解 – SVD降维奇异值分解 ( Singular Value Decomposition ) 是线性代数中⼀种᯿要的矩阵分解, 奇 异值分解则是特征分解在任意矩阵上的推⼴。在信号处理、统计学等领域有᯿要应⽤。
    ⽣成模型和 GAN⽣成模型的指导原则是, 能够构建⼀个令⼈信服的数据示例是理解它的最有⼒证据。对于图像来说, 迄今为⽌最成功的⽣成模型是⽣成对抗⽹络 ( GAN ) 。 它由两个⽹络组 成: ⼀个⽣成器和⼀个鉴别器, 分别负责伪造图⽚和识别真假。

    强化学习

    概念

    强化学习并不是某⼀种特定的算法, ⽽是⼀类算法的统称。
    强化学习更接近生物学习的本质,因此有望获取更高的智能。它关注的是智能体如何在环境中采取一系列行为,从而获得最大的累积回报。通过强化学习,一个智能体应该知道在什么状态下应该采取什么行为。
    强化学习和监督学习、 ⽆监督学习 最⼤的不同就是不需要⼤量的 “ 数据喂养 ” 。 ⽽是通过⾃⼰不停的尝试来学会某些技能。

    应用场景

    1. 游戏
    2. 机器人
    3. 各种推荐系统

    强化学习的主流算法

    • 有模型学习
      有模型学习 ( Model-Based ) 对环境有提前的认知, 可以提前考虑规划, 但是缺点是如 果模型跟真实世界不⼀致, 那么在实际使⽤场景下会表现的不好。有模型学习算法包括纯规划、Expert Iteration等。
    • 免模型学习
      免模型学习( Model-Free )放弃了模型学习, 在效率上不如前者,但是这种⽅式更加容易实现,也容易在真实场景下调整到很好的状态。所以免模型学习⽅法更受欢迎,得到更 加⼴泛的开发和测试。免模型学习算法包括策略优化 ( Policy Optimization )、Q-Learning等。

    参考连接

    https://easyai.tech/ai-knowledge-hub/

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/David_house/article/details/126138972