机器学习的发展(初级算法梳理一)

2016年3月,阿尔法围棋与围棋世界冠军、职业九段棋手李世石进行围棋人机大战,以4比1的总比分获胜. 深度学习开始进行大众的视野中. 深度学习其实是机器学习的一个分支,我们今天来看看机器学习是什么. 机器学习是一门多领域交叉学科,涉及概率论、统计学、逼近论、凸分析、算法复杂度理论等多门学科。专门研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为,以获取新的知识或技能,重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。它是人工智能的核心,是使计算机具有智能的根本途径.

机器学习的发展

机器学习(Machine Learning)的各个阶段发展历程列表如下。

时间段 机器学习理论 代表性成果
二十世纪五十年代初 人工智能研究处于推理期 A. Newell和H. Simon的“逻辑理论家”(Logic Theorist)程序证明了数学原理,以及此后的“通用问题求解”(General Problem Solving)程序。
已出现机器学习的相关研究 1952年,阿瑟·萨缪尔(Arthur Samuel)在IBM公司研制了一个西洋跳棋程序,这是人工智能下棋问题的由来。
二十世纪五十年代中后期 开始出现基于神经网络的“连接主义”(Connectionism)学习 F. Rosenblatt提出了感知机(Perceptron),但该感知机只能处理线性分类问题,处理不了“异或”逻辑。还有B. Widrow提出的Adaline。
二十世纪六七十年代 基于逻辑表示的“符号主义”(Symbolism)学习技术蓬勃发展 P. Winston的结构学习系统,R. S. Michalski的基于逻辑的归纳学习系统,以及E. B. Hunt的概念学习系统。
以决策理论为基础的学习技术  
强化学习技术 N. J. Nilson的“学习机器”。
统计学习理论的一些奠基性成果 支持向量,VC维,结构风险最小化原则。
二十世纪八十年代至九十年代中期 机械学习(死记硬背式学习)
示教学习(从指令中学习)
类比学习(通过观察和发现学习)
归纳学习(从样例中学习)
学习方式分类
从样例中学习的主流技术之一:(1)符号主义学习
(2)基于逻辑的学习
(1)决策树(decision tree)。
(2)归纳逻辑程序设计(Inductive Logic Programming, ILP)具有很强的知识表示能力,可以较容易地表达出复杂的数据关系,但会导致学习过程面临的假设空间太大,复杂度极高,因此,问题规模稍大就难以有效地进行学习。
从样例中学习的主流技术之二:基于神经网络的连接主义学习 1983年,J. J. Hopfield利用神经网络求解“流动推销员问题”这个NP难题。1986年,D. E. Rumelhart等人重新发明了BP算法,BP算法一直是被应用得最广泛的机器学习算法之一。
二十世纪八十年代是机器学习成为一个独立的学科领域,各种机器学习技术百花初绽的时期 连接主义学习的最大局限是“试错性”,学习过程涉及大量参数,而参数的设置缺乏理论指导,主要靠手工“调参”,参数调节失之毫厘,学习结果可能谬以千里。
二十世纪九十年代中期 统计学习(Statistical Learning) 支持向量机(Support Vector Machine,SVM),核方法(Kernel Methods)。
二十一世纪初至今 深度学习(Deep Learning) 深度学习兴起的原因有二:数据量大,机器计算能力强。
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