吴恩达机器学习复习1：监督学习、无监督学习、模型表示、损失函数、直觉Ⅰ、直觉Ⅱ、梯度下降及其直觉、线性回归的梯度下降

【说在前面】

1.只是知道算法和数学，而不知道如何将算法实际运用于你所关心的问题并不是一件好事。

2.花点时间做些有关算法每个步骤的练习，看看你能否理解它们是如何工作的。

【机器学习定义】

不用精确编程也能让计算机有能力学习的研究领域（Arthur Samuel，older, informal）

从经验中学习关于某些类别的任务T和表现度量P，并且在做任务T时，在P标准的衡量下，提高了对经验的学习的计算机程序。（Tom Mitchell，modern）

Example: playing checkers.

E = the experience of playing many games of checkers

T = the task of playing checkers.

P = the probability that the program will win the next game.

分类：有监督和无监督学习，强化学习、推荐系统……

 

监督学习：给算法数据集，也给它正确答案

回归问题中，尝试预测连续输出值，回归指尝试预测连续的值属性

分类问题中，尝试预测离散输出值0或1，有时候我们会有不只两个可能的输出值（有多个类的情况）

eg.存货市场预测：公司接下来一周会破产吗（通过对同类有破产风险的公司的数据进行分析）是回归还是分类？

是分类问题！

 

无监督学习：处理我们未标记或很少标记结果的问题

从数据获取结构，不一定要知道变量的效果，也没有基于预测结果的反馈

聚类：收集一百万种基因，找到自动分类相似基因（如依据寿命、位置、功能等）的方法

非聚类："Cocktail Party Algorithm"帮助我们在混乱的环境里找到结构

从鸡尾酒派对杂乱的声音堆里找到单独的声音和音乐

 

 

【模型表示】

回归问题：连续值如预测房价

分类问题：离散值如预测一个住所是房子还是公寓

【代价函数】Cost Function

均方误差Squared error function/Mean squared error

用途：衡量预测的准确性（利用预测结果与实际输出）

 

 

【直觉Ⅰ】

尝试最小化代价函数：选择最恰当的theta使J最小

 

【梯度下降】

 

如果再在某个方向迈出小小的一步，并且希望下山越快越好，应该在哪个方向迈步呢？

 有两种方法可以到两个局部最优处

 此外对于每一个j，需要同时更新参数（非常重要！！！）

 

 

【梯度下降的直觉】

  斜坡是负的，theta1的值增加；斜坡是正的，theta1的值减少

α即学习率太小，梯度下降很慢

α太大，梯度下降很快，但也许无法收敛，甚至发散！

所以需要调整α，确保梯度下降算法在合适的时间收敛

无法收敛或收敛太慢都说明做错了（α值错了）

 到局部最小处，梯度下降自然会缩小步子，不需要随时间增加α

【线性回归的梯度下降】

 

 梯度下降可能受局部最优解的影响，而这里最优化问题只有一个全局而没有其他局部最优解，所以梯度下降总是可以收敛到全局最优解

α是固定的也可以收敛！

对于线性回归里特殊的损失函数的特殊形式，依然没有局部最优解

 

 这是一张（等高线？）图，显示了theta的收敛过程