
人工智能领域中就流传着10大算法,它们的原理浅显,很早就被发现、应用,甚至你在中学时就学过,在生活中也都极为常见。
本文学堂君就为大家用最简单的语言来介绍目前最流行的10种人工智能的算法,让对人工智能感兴趣,或想要入门的同学,能有更为直观的了解。
线性回归(Linear Regression)可能是最流行的机器学习算法。线性回归就是要找一条直线,并且让这条直线尽可能地拟合散点图中的数据点。它试图通过将直线方程与该数据拟合来表示自变量(x 值)和数值结果(y 值)。然后就可以用这条线来预测未来的值!
这种算法最常用的技术是最小二乘法(Least of squares)。这个方法计算出最佳拟合线,以使得与直线上每个数据点的垂直距离最小。总距离是所有数据点的垂直距离(绿线)的平方和。其思想是通过最小化这个平方误差或距离来拟合模型。
比如预测明年的房价涨幅、下一季度新产品的销量等等。听起来并不难,不过线性回归算法的难点并不在于得出预测值,而在于如何更精确。为了那个可能十分细微的数字,多少工程师为之耗尽了青春和头发。
逻辑回归(Logistic regression)与线性回归类似,但逻辑回归的结果只能有两个的值。如果说线性回归是在预测一个开放的数值,那逻辑回归更像是做一道是或不是的判断题。
逻辑函数中Y值的范围从 0 到 1,是一个谈球吧论坛概率值。逻辑函数通常呈S 型,曲线把图表分成两块区域,因此适合用于分类任务。
比如上面的逻辑回归曲线图,显示了通过考试的概率与学习时间的关系,可以用来预测是否可以通过考试。
如果说线性和逻辑回归都是把任务在一个回合内结束,那么决策树(Decision Trees)就是一个多步走的动作,它同样用于回归和分类任务中,不过场景通常更复杂且具体。
举个简单例子,老师面对一个班级的学生,哪些是好学生?如果简单判断考试90分就算好学生好像太粗暴了,不能唯分数论。那面对成绩不到90分的学生,我们可以从作业、出勤、提问等几个方面分开讨论。
以上就是一个决策树的图例,其中每一个有分叉的圈称为节点。在每个节点上,我们根据可用的特征询问有关数据的问题。左右分支代表可能的答案。最终节点(即叶节点)对应于一个预测值。
每个特征的重要性是通过自顶向下方法确定的。节点越高,其属性就越重要。比如在上面例子中的老师就认为出勤率比做作业重要,所以出勤率的节点就更高,当然分数的节点更高。
朴素贝叶斯(Naive Bayes)是基于贝叶斯定理,即两个条件关系之间。它测量每个类的概率,每个类的条件概率给出 x 的值。这个算法用于分类问题,得到一个二进制“是 / 非”的结果。看看下面的方程式。
当然,学堂君赌一顿火锅,80%的人没看懂上面这段线%这个数字是学堂君猜的,但经验直觉就是一种贝叶斯式的计算。)
支持向量机(Support Vector Machine,SVM)是一种用于分类问题的监督算法。支持向量机试图在数据点之间绘制两条线,它们之间的边距最大。为此,我们将数据项绘制为 n 维空间中的点,其中,n 是输入特征的数量。在此基础上,支持向量机找到一个最优边界,称为超平面(Hyperplane),它通过类标签将可能的输出进行最佳分离。
所以支持向量机想要解决的问题也就是如何把一堆数据做出区隔,它的主要应用场景有字符识别、面部识别、文本分类等各种识别。
K- 最近邻算法(K-Nearest Neighbors,KNN)非常简单。KNN 通过在整个训练集中搜索 K 个最相似的实例,即 K 个邻居,并为所有这些 K 个实例分配一个公共输出变量,来对对象进行分类。
K- 均值(K-means)是通过对数据集进行分类来聚类的。例如,这个算法可用于根据购买历史将用户分组。它在数据集中找到 K 个聚类。K- 均值用于无监督学习,因此,我们只需使用训练数据 X,以及我们想要识别的聚类数量 K。
K- 均值在欺诈检测中扮演了重要角色,在汽车、医疗保险和保险欺诈检测领域中广泛应用。
随机森林(Random Forest)是一种非常流行的集成机器学习算法。这个算法的基本思想是,许多人的意见要比个人的意见更准确。在随机森林中,我们使用决策树集成(参见决策树)。
随机森林拥有广泛的应用前景,从市场营销到医疗保健保险,既可以用来做市场营销模拟的建模,统计客户来源、保留及流失,也可以用来预测疾病的风险和病患者的易感性。
降维(Dimensionality reduction)试图在不丢失最重要信息的情况下,通过将特定的特征组合成更高层次的特征来解决这个问题。主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)是最流行的降维技术。
人工神经网络(Artificial Neural Networks,ANN)可以处理大型复杂的机器学习任务。神经网络本质上是一组带有权值的边和节点组成的相互连接的层,称为神经元。在输入层和输出层之间,我们可以插入多个隐藏层。人工神经网络使用了两个隐藏层。除此之外,还需要处理深度学习。
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