20年磨一剑:周志华团队的「演化学习」开启了新的机器学习范式
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  • 南方都市煲
  • 2021-07-09 07:00:14 5

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接下来,我们将为大家推荐一本由机器学习领域的大牛周志华教授团队所编写的专著,这本专著凝聚了他们近20年的研究成果,非常值得一看。

周志华教授团队在演化学习领域取得了显著成就。演化算法是一类受自然演化启发的启发式随机优化方法,主要通过“渐变重组”和“自然选择”这两个关键因素来模拟自然演化过程。这类算法包括遗传算法、遗传编程、演化策略等多种实现方式。

在机器学习领域,许多复杂的任务都可以转化为优化问题,演化算法作为一种强大的优化工具,常常能够取得很好的效果。然而,人们对演化算法在特定条件下的表现及其背后的原理仍缺乏深入了解。因此,演化算法在理论研究中并未得到充分认可,通常被视为一种启发式方法。周志华教授团队致力于探索演化学习的实际应用与理论基础,取得了重要进展。

俞扬博士和钱超博士分别于2004年和2009年加入周志华教授团队,共同推动了演化学习的研究工作。经过二十多年的努力,团队不仅建立了坚实的理论基础,还开发了一系列高效的演化学习算法。这些成果不仅在学术界产生了广泛影响,也在工业界得到了广泛应用。

2019年4月,周志华教授、俞扬博士和钱超博士合作撰写的英文专著《Evolutionary Learning: Advances in Theories and Algorithms》出版,引起了广泛关注。随后,中文版《演化学习:理论与算法进展》也顺利推出,并迅速受到读者欢迎。该书分为四个部分:预备知识、分析方法、理论视角和学习算法。

书中首先介绍了演化学习的基础知识,涵盖了机器学习、演化学习、多目标优化、演化算法等相关概念。接着,书中详细探讨了演化算法的运行时间复杂度和近似能力,并提出了两种通用的分析方法:收敛分析和交换分析,以及描述演化算法近似性能的框架SEIP。

第三部分聚焦于演化算法的实际应用,讨论了不同因素对算法性能的影响,包括交叉算子、解的表示、适应度评估和种群多样性等。最后,书中介绍了一系列基于理论结果的演化学习算法,这些算法在多种机器学习任务中展现了出色的性能。

演化计算自20世纪60年代末期以来逐渐兴起,并在多个领域取得了显著成就。例如,在模式识别、图像处理、人工智能、经济管理、机械工程、电气工程、通信和生物学等领域都有广泛应用。尽管如此,演化算法在机器学习领域的应用仍有待进一步挖掘和发展。周志华教授团队的研究成果为这一领域的发展奠定了坚实的基础,相信未来演化学习将成为机器学习的重要组成部分,并推动更多创新应用的出现。

周志华教授团队在演化学习领域的研究不仅推动了学术界的进步,也为工业界带来了实际价值。他们的工作展示了长期专注某一领域的价值,也为广大科研工作者树立了榜样。

    本文来源:图灵汇
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