白话机器学习

从去年开始，陆陆续续学习了大半年的机器学习，现在是时候做个总结了。

在以往的编程经验里面，我们需要对于输入有一个精确的，可控制的，可以说明的输出。例如，将1 + 1作为输入，其结果就是一个精确的输出 2 。并且不论怎么调整参数，都希望结果是2，并且能够很清楚的说明，为什么结果是2，不是3。这样的理念在传统的IT界，非常重要，所有的东西就像时钟一般精确，一切都是黑白分明的。由于这种严格的输入输出，衍生出很多对于程序的自动测试工具，你的程序无论怎么运行，都应该在相同输入情况下，得到相同的，准确的，精确的输出。

但是，如果你进入机器学习的世界，则一切都是基于一个准确率。换句话说，你的模型，允许是不完美的，1 + 1，结果可以是 2.01，也可以是1.98。有时候，如果你的模型要追求完美，则可能出现过拟合的可能性。也就是说，由于你的模型太过于完美，使得模型可以很好的匹配训练用数据，反而失去了通用性，在数据发生变化的时候，发生错误。

举个例子来说吧，如果一个男孩子说喜欢某个女孩子，这个女孩子身高178，籍贯是辽宁抚顺，专业是计算机。如果机器学习发生过拟合的时候，它就会输出这样一个模型

如果 身高 = 178 ，籍贯 = 抚顺 ，专业 = 计算机 则喜欢。

这个模型如果用来匹配一个个例，则这个模型是完美的！
但是，如果这个女孩子身高是179呢，这个模型会告诉你，这个男孩子不喜欢她。其实，对于男孩子来说，178和179其实没有什么很大的区别。但是由于计算机想精确给出男孩子喜欢女孩子的模型，所以，计算机做出了过拟合的模型。
当然，一般来说，计算机的模型应该是有弹性的。

身高在 【175，185】之间
籍贯是 东北
专业是 IT相关的

这样的话，模型虽然会把一些男孩子不喜欢的女孩子也错误的标识出来，但是大部分的样本还是可以比较好的预测出来的。
机器学习追求的不是100%的正确，而是一个可以容忍的正确率。
当然，在某些时候，还需要一些风险策略的，例如，在人工智能判断一个用户是否能够发给信用卡的时候，并不是说，这个人51%的可能性是一个讲信用的人，就发卡，而是这个人95%是讲信用的人的时候，才发卡的。机器给出的只是一个估计值，最后还是要人工控制风险的。

机器学习，很多人认为是一个高科技的IT技能，其实，一个好的机器学习模型，领域里的业务知识还是很需要的。而且现在很多工具可以帮助大家建立程序，完全不需要什么编程的技能，只需要给机器“喂”数据，调节参数，就可以获得结果了。
给机器“喂”什么数据，那些数据的特征值是有用的，那些特征值没有价值，这个就是领域专家思考的问题了。
男孩子喜欢女孩子，这时候 颜值，身材，脾气 可能是比较关键的特征值，喜欢可口可乐还是百事可乐则变得基本没有什么价值。如果你的数据里面，都是女孩子喜欢那个牌子的可乐，这样的数据训练出来的模型没有任何意义。当然，如果你有很多特征值，还是有一些自动化的计算帮你挑选用那些特征值的（主成因分析）。

在机器学习中，有一些复杂的概念，往往都是由一个简单的概念扩展开来的。
卷积神经网络为首的一些神经网络的概念，都是从感知机这个小家伙来的。
感知机的输出，是由输入和权重决定的，在监督学习中，输入和输出是已知的，然后机器学习通过不停的调整权重，使得感知机的输出（模型）和实际的输出（样本）尽量一致。这个过程中，学习结果就是这些权重，权重知道了，模型就定下来了。一个最简单的感知机的应用就是线性单元。
零基础入门深度学习(1) - 感知器 
零基础入门深度学习(2) - 线性单元和梯度下降

单个感知机是弱小的，但是，如果感知机有成千上万个，然后一层一层一层叠加起来呢。。这些小家伙就变成强大的神经网络了

贝叶斯，马尔科夫同志则共享了很多关于概率的机器学习。

贝叶斯最大贡献如下。

在“你家隔壁住着老王（B）”的前提下，“你的孩子长得像隔壁老王（A）”的概率

等于“你的孩子长得像隔壁老王（A）”的前提下，“你家隔壁住着老王（B）”
乘以：“你的孩子长得像隔壁老王（A）”的概率（和隔壁是否住着老王无关）
除以：“你家隔壁住着老王（B）”的概率

当然这个正统说法要牵涉到先验概率，后验概率。
从最简单的伯努利分布，到关于分布的分布的变态级别的狄利克雷分布，很多机器学习都在追求模型最符合抽样的分布概率。换句话说，就是希望从概率学上看，我们做出来的模型，和我们看到的样本之间，看上去是最相似。（最大似然）
例如，我们要做一个模型，表示抛一枚硬币有多大概率正面向上。如果我们的样本告诉我们，10次里面，有7次正面向上，则我们说这枚硬币70%会出现正面向上。这个模型的结论和样本之间，从概率学上看是最有可能的。
我们做的模型，就是追求和实际样本的结果，在概率学上看，是最有可能发生的情况。

最快梯度下降则几乎出现在所有的迭代算法中。
为什么梯度下降特别重要，因为大部分的算法都是尽可能将损失函数降低，怎么才能将损失函数降低，就是不停调整参数（权重），权重调整的方向，和梯度下降的方向是一致的。当然，最快梯度下降有可能不会收敛到全局最低点。（能否收敛到全局最低点，和初始位置有关）

机器学习和自然语言处理也是密不可分的。在很多自然语言处理中，将大量使用机器学习的概念。马尔可夫链和条件随机场，狄利克雷分布这些都是自然语言处理的基础理论。

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