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| 本文作者： AI研習(xí)社-譯站 | 2018-04-08 17:21 |
雷鋒網(wǎng)按：本文為雷鋒字幕組編譯的技術(shù)博客，原標(biāo)題Math, Stats and NLP for Machine Learning: As Fast As Possible，作者為Souman Roy。
翻譯 | 廖穎 龍珂宇 Noddleslee J叔 整理 | 凡江
機(jī)器學(xué)習(xí): 引言
聽過人們談?wù)撨^機(jī)器學(xué)習(xí)，但對它的概念卻是一知半解？
想要從零開始機(jī)器學(xué)習(xí)，卻被網(wǎng)絡(luò)上的海量資源沖昏頭腦？
不用擔(dān)心，我們給你們提供了機(jī)器學(xué)習(xí)從0到1系列，這個(gè)系列可以讓你從入門到精通。
現(xiàn)在就開始學(xué)習(xí)吧！
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這份指南是為了那些對機(jī)器學(xué)習(xí)感興趣，但不知如何開始的朋友們準(zhǔn)備的。我想大多厭倦在網(wǎng)上搜索大量資料的人都會有挫敗感，也放棄了有人能指引他們?nèi)绾稳腴T的希望。
這個(gè)系列的目標(biāo)，就是教會你們從初學(xué)者的角度，正確學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)。
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為什么說數(shù)學(xué)是必須的？
機(jī)器學(xué)習(xí)建立在一些數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)課程上的，比如微積分，線性代數(shù)，概率論，統(tǒng)計(jì)學(xué)和最優(yōu)化。這篇文章旨在幫助你們學(xué)習(xí)一些基本概念，并提供一個(gè)可在 Jupiter Notebook 上使用 python 程序設(shè)計(jì)語言的可操作方法。
第1步 : 線性代數(shù)
線性代數(shù)是在計(jì)算機(jī)里設(shè)計(jì)優(yōu)化算法的一種方式?——可以解決線性系統(tǒng)約束問題。
線性代數(shù)中你需要了解的概念：
#1 矩陣的秩；
#2 矩陣向量積；
#3 矩陣的列空間和零空間；
#4 特征值和特征向量；
#5 矩陣的奇異值分解；
這是一個(gè)了解線性代數(shù)概念的速查表：
來源：https://minireference.com/static/tutorials/linear_algebra_in_4_pages.pdf
第2步 ：概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)
這一數(shù)學(xué)分支是用來解決隨機(jī)分布量問題的。
概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)中你需要了解的概念：
概率論：
#1 計(jì)數(shù)方法和組合方法；
#2 貝葉斯理論；
#3 隨機(jī)變量；
#4 期望；
#5 方差；
#6 條件分布和聯(lián)合分布；
#7 矩量母函數(shù)；
#8 指數(shù)型分布族；
數(shù)理統(tǒng)計(jì):
#1 最大似然估計(jì)；
#2 最大后驗(yàn)概率；
#3 先驗(yàn)概率和后驗(yàn)概率；
#4 抽查法；
#5 吉布斯現(xiàn)象；
#6 平均數(shù)，眾數(shù)，中位數(shù)，方差；
這是一個(gè)了解概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)概念的速查表 :
來源: http://web.mit.edu/~csvoss/Public/usabo/stats_handout.pdf
第3步 ：多元微積分
經(jīng)典微積分研究變量和變化率之間的關(guān)系。但在機(jī)器學(xué)習(xí)中，我們主要使用微分運(yùn)算來求解函數(shù)的極值，使用積分運(yùn)算來求解概率模型。
多元微積分中你需要掌握的概念
#1 向量值函數(shù)
#2 偏導(dǎo)函數(shù)
#3 梯度
#4 方向梯度
#5 黑塞算子
#6 雅各比算子
#7 拉普拉斯算子(低量算子)
#8 拉格朗日乘子
來源： http://tutorial.math.lamar.edu/getfile.aspx?file=B,41,N
第4步：信息論入門
信息論是應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個(gè)分支，它關(guān)注如何“度量“信息。
信息論中你需要掌握的概念：
#1 熵
#2 互信息
#3 信息增益
#4 KL散度(相對熵)
來源：http://tuvalu.santafe.edu/~simon/cheat_sheet_info.pdf
第5步：NLP（自然語言處理）
自然語言出來指的是利用軟件自動地處理注入講話和文本的技術(shù)。
做為對文本數(shù)據(jù)感興趣的機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)踐者，我們關(guān)心自然語言領(lǐng)域的工具和方法。
廣義上，利用計(jì)算機(jī)處理的任何自然語言，均視為自然語言處理，或縮寫為NLP。一個(gè)極端的理解比如說，可以簡單地通過統(tǒng)計(jì)詞頻來比較不同作者的寫作風(fēng)格。另一個(gè)極端理解是，NLP應(yīng)該包括理解完整的人類話語，至少某種程度給予有意義的回應(yīng)。
— 第9頁，利用python進(jìn)行自然語言處理，2009。
自然語言處理（NLP）指人類語言的一系列自動處理過程的集合名詞。它既包含處理人類輸出的文本，也包含輸出人類可以看的文本。
— 第18頁，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自然語言處理， 2017。
語言學(xué)的目標(biāo)是可以將我們周圍所能大量觀察到的對話、文章文本和其他媒介特征化并對其進(jìn)行解釋。這里既包括研究人類認(rèn)知，產(chǎn)生和理解語言的能力，也包含理解語言表達(dá)方式和客觀世界的關(guān)系，還包含理解不同語言的語言結(jié)構(gòu)。
— 第3頁，統(tǒng)計(jì)自然語言處理，1999。
這些是必備的數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)自然語言處理知識。我的建議是如果你想深入探索機(jī)器學(xué)習(xí)，你至少需要掌握提到的一些概念。
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你過去可能想知道機(jī)器學(xué)習(xí)到底用到了哪些數(shù)學(xué)知識，這篇文章算是給你介紹了機(jī)器學(xué)習(xí)（AI）的起步階段所需的一些數(shù)學(xué)概念。下章我會討論如何把數(shù)學(xué)概念落實(shí)到用Python編程中去，為此，也會對Python這門編程語言及其生態(tài)系統(tǒng)作介紹，敬請期待吧！
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