爱吧机器人网 » 技术 > 机器学习 > 正文

机器学习的几种主要学习方法

  根据数据类型的不同,对一个问题的建模有不同的方式。在机器学习或者人工智能领域,人们首先会考虑算法的学习方法。在机器学习领域,有几种主要的学习方法。将算法按照学习方法分类是一个不错的想法,这样可以让人们在建模和算法选择的时候考虑能根据输入数据来选择最合适的算法来获得最好的结果。
  监督式学习
监督式学习
  在监督式学习下,输入数据被称为“训练数据”,每组训练数据有一个明确的标识或结果,如对防垃圾邮件系统中“垃圾邮件”“非垃圾邮件”,对手写数字识别中的“1“,”2“,”3“,”4“等。在建立预测模型的时候,监督式学习建立一个学习过程,将预测结果与“训练数据”的实际结果进行比较,不断的调整预测模型,直到模型的预测结果达到一个预期的准确率。监督式学习的常见应用场景如分类问题和回归问题。常见算法有逻辑回归(LogisticRegression)和反向传递神经网络(BackPropagationNeuralNetwork)。
  非监督式学习
非监督式学习
  在非监督式学习中,数据并不被特别标识,学习模型是为了推断出数据的一些内在结构。常见的应用场景包括关联规则的学习以及聚类等。常见算法包括Apriori算法以及k-Means算法。
  半监督式学习
半监督式学习
  在此学习方式下,输入数据部分被标识,部分没有被标识,这种学习模型可以用来进行预测,但是模型首先需要学习数据的内在结构以便合理的组织数据来进行预测。应用场景包括分类和回归,算法包括一些对常用监督式学习算法的延伸,这些算法首先试图对未标识数据进行建模,在此基础上再对标识的数据进行预测。如图论推理算法(GraphInference)或者拉普拉斯支持向量机(LaplacianSVM.)等。
  强化学习
强化学习
  在这种学习模式下,输入数据作为对模型的反馈,不像监督模型那样,输入数据仅仅是作为一个检查模型对错的方式,在强化学习下,输入数据直接反馈到模型,模型必须对此立刻作出调整。常见的应用场景包括动态系统以及机器人控制等。常见算法包括Q-Learning以及时间差学习(Temporaldifferencelearning)。
  在企业数据应用的场景下,人们最常用的可能就是监督式学习和非监督式学习的模型。在图像识别等领域,由于存在大量的非标识的数据和少量的可标识数据,目前半监督式学习是一个很热的话题。而强化学习更多的应用在机器人控制及其他需要进行系统控制的领域。
  算法类似性
  根据算法的功能和形式的类似性,我们可以把算法分类,比如说基于树的算法,基于神经网络的算法等等。当然,机器学习的范围非常庞大,有些算法很难明确归类到某一类。而对于有些分类来说,同一分类的算法可以针对不同类型的问题。这里,我们尽量把常用的算法按照最容易理解的方式进行分类。
  回归算法
回归算法
  回归算法是试图采用对误差的衡量来探索变量之间的关系的一类算法。回归算法是统计机器学习的利器。在机器学习领域,人们说起回归,有时候是指一类问题,有时候是指一类算法,这一点常常会使初学者有所困惑。常见的回归算法包括:最小二乘法(OrdinaryLeastSquare),逻辑回归(LogisticRegression),逐步式回归(StepwiseRegression),多元自适应回归样条(MultivariateAdaptiveRegressionSplines)以及本地散点平滑估计(LocallyEstimatedScatterplotSmoothing)。
  基于实例的算法
基于实例的算法
  基于实例的算法常常用来对决策问题建立模型,这样的模型常常先选取一批样本数据,然后根据某些近似性把新数据与样本数据进行比较。通过这种方式来寻找最佳的匹配。因此,基于实例的算法常常也被称为“赢家通吃”学习或者“基于记忆的学习”。常见的算法包括k-NearestNeighbor(KNN),学习矢量量化(LearningVectorQuantization,LVQ),以及自组织映射算法(Self-OrganizingMap,SOM)
  正则化方法
正则化方法
  正则化方法是其他算法(通常是回归算法)的延伸,根据算法的复杂度对算法进行调整。正则化方法通常对简单模型予以奖励而对复杂算法予以惩罚。常见的算法包括:RidgeRegression,LeastAbsoluteShrinkageandSelectionOperator(LASSO),以及弹性网络(ElasticNet)。
  决策树学习
决策树学习
  决策树算法根据数据的属性采用树状结构建立决策模型,决策树模型常常用来解决分类和回归问题。常见的算法包括:分类及回归树(ClassificationAndRegressionTree,CART),ID3(IterativeDichotomiser3),C4.5,Chi-squaredAutomaticInteractionDetection(CHAID),DecisionStump,随机森林(RandomForest),多元自适应回归样条(MARS)以及梯度推进机(GradientBoostingMachine,GBM)。
  贝叶斯方法
贝叶斯方法
  贝叶斯方法算法是基于贝叶斯定理的一类算法,主要用来解决分类和回归问题。常见算法包括:朴素贝叶斯算法,平均单依赖估计(AveragedOne-DependenceEstimators,AODE),以及BayesianBeliefNetwork(BBN)。
  基于核的算法
基于核的算法
  基于核的算法中最着名的莫过于支持向量机(SVM)了。基于核的算法把输入数据映射到一个高阶的向量空间,在这些高阶向量空间里,有些分类或者回归问题能够更容易的解决。常见的基于核的算法包括:支持向量机(SupportVectorMachine,SVM),径向基函数(RadialBasisFunction,RBF),以及线性判别分析(LinearDiscriminateAnalysis,LDA)等。
  聚类算法
聚类算法
  聚类,就像回归一样,有时候人们描述的是一类问题,有时候描述的是一类算法。聚类算法通常按照中心点或者分层的方式对输入数据进行归并。所以的聚类算法都试图找到数据的内在结构,以便按照最大的共同点将数据进行归类。常见的聚类算法包括k-Means算法以及期望最大化算法(ExpectationMaximization,EM)。
  关联规则学习
关联规则学习
  关联规则学习通过寻找最能够解释数据变量之间关系的规则,来找出大量多元数据集中有用的关联规则。常见算法包括Apriori算法和Eclat算法等。
  人工神经网络
人工神经网络
  人工神经网络算法模拟生物神经网络,是一类模式匹配算法。通常用于解决分类和回归问题。人工神经网络是机器学习的一个庞大的分支,有几百种不同的算法。(其中深度学习就是其中的一类算法,我们会单独讨论),重要的人工神经网络算法包括:感知器神经网络(PerceptronNeuralNetwork),反向传递(BackPropagation),Hopfield网络,自组织映射(Self-OrganizingMap,SOM)。学习矢量量化(LearningVectorQuantization,LVQ)
  深度学习
深度学习
  深度学习算法是对人工神经网络的发展。在近期赢得了很多关注,特别是百度也开始发力深度学习后,更是在国内引起了很多关注。在计算能力变得日益廉价的今天,深度学习试图建立大得多也复杂得多的神经网络。很多深度学习的算法是半监督式学习算法,用来处理存在少量未标识数据的大数据集。常见的深度学习算法包括:受限波尔兹曼机(RestrictedBoltzmannMachine,RBN),DeepBeliefNetworks(DBN),卷积网络(ConvolutionalNetwork),堆栈式自动编码器(StackedAuto-encoders)。
  降低维度算法
降低维度算法
  像聚类算法一样,降低维度算法试图分析数据的内在结构,不过降低维度算法是以非监督学习的方式试图利用较少的信息来归纳或者解释数据。这类算法可以用于高维数据的可视化或者用来简化数据以便监督式学习使用。常见的算法包括:主成份分析(PrincipleComponentAnalysis,PCA),偏最小二乘回归(PartialLeastSquareRegression,PLS),Sammon映射,多维尺度(Multi-DimensionalScaling,MDS),投影追踪(ProjectionPursuit)等。
  集成算法
集成算法
  集成算法用一些相对较弱的学习模型独立地就同样的样本进行训练,然后把结果整合起来进行整体预测。集成算法的主要难点在于究竟集成哪些独立的较弱的学习模型以及如何把学习结果整合起来。这是一类非常强大的算法,同时也非常流行。常见的算法包括:Boosting,BootstrappedAggregation(Bagging),AdaBoost,堆叠泛化(StackedGeneralization,Blending),梯度推进机(GradientBoostingMachine,GBM),随机森林(RandomForest)。

上一篇:机器学习—自由编码器
下一篇:深度学习能否取代其他机器学习算法?
精选推荐
2018年企业数字化转型的五大趋势
2018年企业数字化转型的五大趋势

[2017-12-16]  据2016年哈佛商学院研究表明,选择进行数字化转型的企业在3年内表现出了55%的平均毛利润提升,相比之下其他企业毛利润同期降低了37%。数字化转型企业的领头羊,也曾是收入处于......

新型轻便机器人套装重5kg,辅助跑步和步行
新型轻便机器人套装重5kg,辅助跑步和步行

[2019-10-23]  虽然步行对大多数人来说似乎不是负担,但对有些人来说,这项简单的运动往往会让人感到筋疲力尽。比如手术或中风后恢复的患者、帕金森氏症患 ...

为未来战场创造更有效的机器人 美国陆军研究人工纳米马达
为未来战场创造更有效的机器人 美国陆军研究人工纳米马达

[2019-10-11]  为了使机器人在战斗中更有效、更多才多艺地成为士兵的战友,美国陆军研究人员正在执行一项任务,即研究肌肉分子生命功能的价值,以及复制过 ...

机器人从工业走向家庭  库卡KUKA目标是引领中国市场
机器人从工业走向家庭 库卡KUKA目标是引领中国市场

[2017-12-08]  机器人正在改变着人们的生活方式,而库卡KUKA想要在中国这个大蛋糕中占有一块大份额,库卡公司正在引领市场...

谷歌宣布搜索算法重大升级,用BERT模型理解用户搜索意图
谷歌宣布搜索算法重大升级,用BERT模型理解用户搜索意图

[2019-10-26]  谷歌刚刚宣布,其搜索引擎的核心算法正在进行一项重大升级,这项升级可能会改变10%的搜索结果排序。此项升级应用了自然语言处理技术(BERT ...

亚马逊CEO杰夫·贝佐斯操控巨型有人驾驶机器人(巨型机甲)
亚马逊CEO杰夫·贝佐斯操控巨型有人驾驶机器人(巨型机甲)

[2017-03-21]  近日,亚马逊CEO杰夫·贝佐斯实现了每一个6岁儿童都会有的梦想,他控制了一个巨大的机甲机器人。据国外媒体Verge报道,前天(3月19日),贝 ...

机器人工程师具体都做什么?
机器人工程师具体都做什么?

[2017-12-08]  机器人工程师是幕后设计师,负责创建机器人和机器人系统,能够执行人类无法完成或不愿意完成的任务。 通过他们的创造,机器人工程师帮助工作更安全,更轻松,更高效,特别是......

亚马逊计划建一个4000万美元的机器人中心
亚马逊计划建一个4000万美元的机器人中心

[2019-11-07]  爱吧机器人网消息,亚马逊11月6日宣布了一项计划,计划在美国马萨诸塞州韦斯特伯勒建立一个4000万美元、35万平方英尺的机器人创新中心。新 ...

本周栏目热点

盘点全球十大最具影响力的机器人摇篮

[1970-01-01]    人工智能(AI)研究现正迅速发展,如无人驾驶汽车、计算机在《危险边缘》智力竞赛节目中获胜、数字私人助手Siri、GoogleNow和语音助手C ...

深度学习反向传播算法(BP)原理推导及代码实现

[2017-12-19]  分析了手写字数据集分类的原理,利用神经网络模型,编写了SGD算法的代码,分多个epochs,每个 epoch 又对 mini_batch 样本做多次迭代计算。这其中,非常重要的一个步骤,......

如何在机器学习项目中使用统计方法的示例

[2018-07-23]  事实上,机器学习预测建模项目必须通过统计学方法才能有效的进行。在本文中,我们将通过实例介绍一些在预测建模问题中起关键作用的统计学方法。...

[2017-08-28]  模拟退火(Simulated Annealing,简称SA)是一种通用概率算法,用来在一个大的搜寻空间内找寻命题的最优解。1、固体退火原理:将固体加温 ...

Machine Learning-感知器分类算法详解

[2018-05-31]  今天我们来讲解的内容是感知器分类算法,本文的结构如下:什么是感知器分类算法,在Python中实现感知器学习算法,在iris(鸢尾花)数据集上训练一个感知器模型,自适应线性神......