1-机器学习的定义与常见数学符号和数学的由来
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  • 唐婷
  • 2020-05-10 21:22:41 8

机器学习

机器学习是人工智能的一个重要分支。人工智能的研究历程经历了从重视“推理”,到关注“知识”,再到聚焦“学习”的演变。显然,机器学习是实现人工智能的一种有效途径,即通过机器学习来解决人工智能中的问题。

在过去三十多年里,机器学习已经发展成为一个涵盖多个学科的交叉领域,包括概率论、统计学、逼近论、凸分析、计算复杂性理论等。机器学习理论主要集中在设计和分析能够使计算机自动“学习”的算法。

机器学习算法是一类从数据中自动分析出规律,并利用这些规律对未知数据进行预测的算法。由于机器学习算法中大量应用了统计学理论,因此它与推断统计学紧密相连,也被称作统计学习理论。

在算法设计方面,机器学习理论专注于那些能够实现有效学习的算法。许多推论问题都属于计算难度较高的类型,因此部分机器学习研究致力于开发易于处理的近似算法。

机器学习已被广泛应用在数据挖掘、计算机视觉、自然语言处理、生物特征识别、搜索引擎、医学诊断、信用卡欺诈检测、证券交易市场分析、DNA序列测序、语音和手写识别、战略游戏和机器人等领域。

定义

机器学习有几种常见的定义:

  • 机器学习是一门人工智能科学,其主要研究对象是人工智能,尤其是如何通过经验学习来提升具体算法的性能。
  • 机器学习是对能够通过经验自动改进的计算机算法的研究。
  • 机器学习是利用数据或以往的经验,优化计算机程序的性能标准。

一个常用的英文定义是:如果一个计算机程序通过经验[E]在任务[T]上的表现[P]有所提升,则称该程序在任务[T]上通过经验[E]进行了学习。

算法

具体的机器学习算法

  • 聚类分析和模式识别

    • 人工神经网络
    • 决策树
    • 感知器
    • 支持向量机
    • 集成学习(AdaBoost)
    • 降维与度量学习
    • 聚类
    • 贝叶斯分类器
  • 回归分析和统计分类

    • 高斯过程回归
    • 线性判别分析
    • 最近邻算法
    • 径向基函数核
  • 概率密度函数构建

    • 最大期望算法
    • 概率图模型(包括贝叶斯网络和马尔可夫随机场)
    • 生成拓扑映射
  • 近似推断技术

    • 马尔可夫链
    • 蒙特卡罗方法
    • 变分法
  • 最优化

    • 大多数上述方法直接或间接使用最优化算法。

古希腊数学的历史

古希腊人是数学的奠基者,在数学史上占据重要地位。古希腊人提出了公理化体系、形式逻辑,并使用逻辑证明和归纳法,强调量化和系统化,使数学成为一门严谨而系统的学科,开启了后世数学和科学的大门。现今使用的大部分数学和科学方法都直接源自古希腊。

与其他文明不同的是,古希腊的数学强调形式逻辑、归纳法、证明和公理化体系。这些理论和方法都是古希腊人独立创造的。其他文明并没有发展出形式逻辑、归纳法和公理化体系,也没有重视证明,因此在古代文明中,古希腊文明及其继承者是数学和科学的奠基者。

著名的古希腊数学家包括: - 丢番图,被誉为代数学之父。 - 阿波罗尼奥斯,研究圆锥曲线。 - 欧几里得,著有《几何原本》,提出了公理化体系,奠定了后世数学的基础。该书被列为所有学习数学者的必读书籍长达两千年。 - 毕达哥拉斯学派,发现了多个定理,包括毕达哥拉斯定理。该学派还发现了无理数,但后来否认了它们的存在。 - 阿基米德,推动了几何的发展,擅长使用穷竭法和趋近观念(接近古代微积分)。 - 柏拉图等人,发现了世界上只有五种正多面体(即柏拉图体)。

希腊字母

希腊字母在数学、科学、工程等领域被广泛使用。在数学中,希腊字母通常用于常量、特殊函数和特定变量,且大小写均有区分。某些希腊字母与拉丁字母相同,但较少使用,如大写A、B、E、H、I、K、M、N、O、P、T、X、Y、Z,以及小写ι(iota)、ο(omicron)和υ(upsilon)。此外,希腊字母的一些变体在数学中有特定含义,如φ(phi)和π(pi)。

在金融数学中,一些希腊字母(英语:Greeks)用于表示投资风险的变量。

英语为母语的数学家在读希腊字母时,通常使用传统英语发音。例如,θ(theta)读作/ˈθeɪtə/。

数学、物理中常见希腊字母读法

希腊字母在数学和物理学中广泛使用。如果你想要准确地发音,可以尝试在网上找到《希腊字母发音 MP3》进行跟读。这里分享一些有趣的希腊字母知识。

目前使用希腊语的国家包括希腊、塞浦路斯、意大利、阿尔巴尼亚、土耳其等,以希腊语为母语的人口超过1500万。希腊字母在数学、物理、生物、地理学等领域被广泛使用。读过初中的人都对“阿尔法”、“贝塔”、“伽玛”等字母耳熟能详。《新约》中提到:“我是阿拉法,我是俄梅嘎。我是始,我是终。”其中,阿拉法是希腊字母表的第一个字母,代表开始;俄梅嘎是最后一个字母,代表结束。这表明《新约》是用希腊语写作的。

罗马帝国时期,希腊语是继拉丁语之后的第二大语言。这一地位至今在欧美大学中依然存在。希腊字母并不神秘,只是符号不同,但其发音性质与阿拉伯文、俄文相同。希腊字母是世界上最早的带有元音的字母。俄文和新蒙文等使用的基里尔字母和格鲁吉亚语字母都是由希腊字母发展而来,学过俄文的人使用希腊字母会觉得熟悉。希腊字母进入了许多语言的词汇中,如“delta”(三角洲)一词就来自希腊字母Δ,因为Δ代表三角形。

希腊字母最初是从右向左书写,与阿拉伯文相同。之后有过从左到右和从右到左并存的情况,从右到左书写时,下一行有时不是从右端开始,而是从左端开始。玛雅铭文和甲骨文中有类似的情况。最终,希腊文只使用从左到右的书写方式,这是东方文字的习惯。

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