機器學習－入門知識

機器學習是人工智慧的一個分支。人工智慧的研究是從以「推理」為重點到以「知識」為重點，再到以「學習」為重點，一條自然、清晰的脈絡。顯然，機器學習是實現人工智慧的一個途徑，即以機器學習為手段解決人工智慧中的問題。機器學習在近30多年已發展為一門多領域交叉學科，涉及概率論、統計學、逼近論、凸分析、計算複雜性理論等多門學科。機器學習理論主要是設計和分析一些讓電腦可以自動「學習」的演算法。機器學習演算法是一類從資料中自動分析獲得規律，並利用規律對未知資料進行預測的演算法。因為學習演算法中涉及了大量的統計理論，機器學習與推論統計聯繫尤為密切，也被稱為統計學習理論。演算法設計方面，機器學習理論關注可以實現的，行之有效的學習演算法。很多推論問題屬於無程式可循難度，所以部分的機器學習研究是發展容易處理的近似演算法。

#機器學習已廣泛應用於資料探勘、電腦視覺、自然語言處理、生物特徵識別、搜尋引擎、醫學診斷、檢測信用卡詐欺、證券市場分析、DNA序列定序、語音和手寫識別、戰略遊戲和機器人等領域。

定義

機器學習有以下幾種定義：

• 機器學習是一門人工智慧的科學，該領域的主要研究對像是人工智慧，特別是如何在經驗學習中改善具體演算法的效能。
• 機器學習是對能透過經驗自動改進的電腦演算法的研究。
• 機器學習是用數據或以往的經驗，以此優化電腦程式的效能標準。

一種常被引用的英文定義是：A computer program is said to learn from experience E with respect to some class of tasks T and performance measure P, if its performance at tasks in T, as measured by P, improves with experience E.

分類

機器學習可以分成以下幾個類別：

• 監督學習從給定的訓練資料集中學習出一個函數，當新的資料到來時，可以根據這個函數預測結果。監督學習的訓練集要求是包括輸入和輸出，也可以說是特徵和目標。訓練集中的目標是由人標註的。常見的監督學習演算法包括迴歸分析和統計分類。

監督學習和非監督學習的差異就是訓練集目標是否人標註。他們都有訓練集 且都有輸入和輸出

• 無監督學習與監督學習相比，訓練集沒有人為標註的結果。常見的無監督學習演算法有聚類。
• 半監督學習介於監督學習與無監督學習之間。
• 增強學習透過觀察來​​學習做成如何的動作。每個動作都會對環境有所影響，學習對象會根據觀察到的周圍環境的回饋來做出判斷。

參考文獻

• Bishop, C. M. (1995). 《模式辨識神經網路》，牛津大學出版社. ISBN 0-19-853864-2.
• Bishop, C. M. (2006). 《模式辨識與機器學習》，Springer. ISBN 978-0-387-31073-2.
• Richard O. Duda, Peter E. Hart, David G. Stork (2001). 《模式分類》（第2版）, New York: Wiley. ISBN 0-471-05669-3.
• MacKay, D. J. C. (2003). 《資訊理論、推理與學習演算法》，劍橋大學出版社. ISBN 0-521-64298-1
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• Sholom Weiss, Casimir Kulikowski (1991). Computer Systems That Learn, Morgan Kaufmann. ISBN 1-55860-065-5.

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