什么是机器学习（五分钟带你了解人工智能，机器学习，深度学习）_机器学习1956还是1959被提出

机器学习的含义

概念

1956 年提出 AI 概念，短短3年后（1959） Arthur Samuel 就提出了机器学习的概念：
机器学习研究和构建的是一种特殊算法（而非某一个特定的算法），能够让计算机自己在数据中学习从而进行预测。
所以，机器学习不是某种具体的算法，而是很多算法的统称。

机器学习，人工智能，深度学习的关系

深度学习的灵感来自大脑的结构和功能，即许多神经元的互连。人工神经网络（ANN）是模拟大脑生物结构的算法。

不管是机器学习还是深度学习，都属于人工智能（AI）的范畴。所以人工智能、机器学习、深度学习可以用下面的图来表示：

机器学习是什么

机器学习的基本思路

1.把现实生活中的问题抽象成数学模型，并且很清楚模型中不同参数的作用
2.利用数学方法对这个数学模型进行求解，从而解决现实生活中的问题
3.评估这个数学模型，是否真正的解决了现实生活中的问题，解决的如何？

机器学习三要素

数据、算法、模型
机器学习研究的是从数据中通过选取合适的算法，自动的归纳逻辑或规则，并根据这个归纳的结果(模型)与新数据来进行预测。

机器学习训练方法分类

监督学习

监督学习的数据比较特殊，举个栗子，比如你在中学学习英语，在老师的帮助下练习英语发音，数据是你的发音和这个发音的对错/准确程度(对错/准确程度是老师告诉你的)，然后算法就是你去尝试去模拟数据(发音)的规律，不断根据英语单词的拼写规律来学习发音，最终你学习到了基于拼写及句子的上下文调整发音。

非监督学习

无监督学习的数据中没有人告诉你对错信息，举个栗子，今天老师给你了一个碗，里面有黑米有红米，让你对这个碗里的米分个类，你可能根据颜色分类，也可能根据大小、重要分类，都没有问题，因为老师没说按什么分，对不对这个问题。

强化学习

强化学习更接近生物学习的本质，因此有望获得更高的智能。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。

降维

降维是从更基本的维度来看问题，举个栗子，<nike 空军一号>这双鞋，对其降维可以是nike这个运动品牌，也可以是运动鞋这个类目
既然讲到了维度，我们就来谈谈“维数的诅咒”。

直觉在高维空间中失效

机器学习中最大的问题是 维数的诅咒。这意味着如果输入是高维的，许多在低维度下正常工作的算法会变得难以处理。由于固定大小的训练集只覆盖了输入空间的一小部分（可能的组合变得巨大），因此随着样本 维度（即特征的数量） 的增长，正确泛化的难度呈指数增加。但这就是机器学习既有必要又有困难的原因。如下图所示，即使从 1-D 过渡到 3-D，分辨出不同样本的工作似乎开始变得越来越难——在高维度上，所有的样本看起来都是一样的。

这里的问题是，来自三维世界的直觉在高维度上失效。例如高维的橘子，大部分体积都在果皮里，而不是果肉里！

难以置信的是：如果固定数量的样本在高维超立方中均匀分布，并且，如果我们通过将其嵌入超立方中来近似超球面，那么在高维空间中，超立方体的几乎所有体积都在超球体之外。这是个坏消息，因为在机器学习中，一种类型的形状常常通过另一种类型的形状近似。

注意：你可能已经被所有这些“超（hyper）”给弄糊涂了，超立方内部的超球面在二维和三维空间中看起来会像下面这样：

因此，现在可以理解，构建 2 维或 3 维的分类器很容易。但在高维度上，很难理解发生了什么。反过来，这让设计好的分类器变得困难。事实上，我们经常陷入这样的陷阱：认为收集更多的特征永远不会有害，因为在最坏的情况下，它们不会提供关于类的新信息。但事实上，维度的诅咒带来的问题会超过它们的好处。

建议：下次当考虑添加更多特征时，请考虑当维度变得太大时可能带来的潜在问题。

泛化

泛化就是你学到的规则/模型的普适程度。
举个栗子吧，今天老师让你看了20个西瓜，并告诉你熟不熟，然后给你一个西瓜，问你只看外观，这个西瓜熟不熟，你可能根据以下来判断:
可能你是这么做的：看表皮，你发现20个瓜里面，瓜皮表面光滑、花纹清晰、纹路明显、底面发黄的瓜都是熟的，但是不满足任何一个条件的都是不熟的。
所以你学到的模型如下:如果瓜皮表面光滑、花纹清晰、纹路明显、底面发黄的，就说明是熟瓜；其它的是不熟的瓜。
但是其实有时候，纹路不明显，但其他条件满足的时候也会有一部分是熟的瓜。所以你学到的模型具有一定泛化性能，但不具有很高的泛化性能。

机器学习实操的7个步骤

1.收集数据
2.数据准备（涉及数据清洗等工作）
3.选择一个模型
4.训练
5.评估
6.参数调整
7.预测（开始使用）

机器学习的难点

如果你思考一遍上述流程， 你可能发现一切都很容易， 从数据清洗，特征提取，到模型选择， 事实上这你就错了。 因为机器学习最难的一步 ， 这里根本就没提到， 那就是把现实生产生活中的问题， 提炼成一个机器学习问题 。这需要的是你对问题本身的深刻洞察。 有一天也许整个数据清洗到模型选择和交叉验证都自动化了。但始终有一个东西不能完全被机器搞定， 那就是你如何从一个全新的领域， 去提取机器学习可以有助解决的最重要的问题。再有， 无论机器的预测多准确， 它的结果如果不是在解答人的需求， 也是一个没用的或至少不令人喜欢的东西。 比如我发明一个算法能够特别准的预测老人的寿命， 或者根据女生现在的长相推测她80岁的长相， 即使算法十分牛掰， 这样的产品估计也不是客户喜闻乐见的。

总结

我认为机器学习就是AI人工智能的一个关键技能，对准人工智能三大研究内容之一——计算机模仿人类思考（另外两个是对环境的感知和动作的实现）。而机器学习中，除了上述难点外，我认为最重要的是数据的收集与模型的选择，网络上大部分言辞都是偏向于数据收集更重要，但我觉得二者缺一不可，只是现在各类模型已然非常完备，而数据是要从零去收集，相较而言，数据收集确实需要我们花费更多的时间精力去收集。