漫画:什么是机器学习?

在一个风和日丽的周末……


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故事一:瑞雪兆丰年


我们中国有一句关于农业生产的古老谚语:瑞雪兆丰年。

就是说,如果前一年冬天下雪很大很多,那么第二年庄稼丰收的可能性比较大。

这条谚语是怎么来的呢?我们可以想象当时的情景:



第一年冬天


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第二年收获时节


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第二年冬天


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第三年收获时节


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第三年冬天


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第四年收获时节


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年复一年,若干年后的冬天……


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这就是瑞雪兆丰年的故事。头年的瑞雪和来年的丰收,本是两个看起来并不相关的现象,但是智慧的农民伯伯通过几十年甚至几代人的经验,总结出了两个现象之间的规律。


现代的农业学家通过科学的分析,弄清了瑞雪兆丰年规律背后的本质原理。但是对于古代农民伯伯来说,知道规律就足够了,可以通过规律来为下一年的生产生活做出有效的调整。



故事二:啤酒和尿布


上个世纪90年代,沃尔玛超市已经是美国最大的零售企业,拥有大量的顾客资源。那时候的沃尔玛已经采用了先进的计算机技术,随时记录着每天众多顾客购物车中所挑选的商品明细。



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在其中一个普通的日子里:


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就这样经年累月,沃尔玛积累了大量的顾客购物数据。直到某一天,沃尔玛的技术专家发现:



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于是,这一尝试实行以后……


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从此,沃尔玛的销售额得到了显著提升,啤酒尿布的故事也广为流传,成为了销售界和IT界津津乐道的成功典范……



这就是沃尔玛啤酒和尿布的故事。顾客购买啤酒的行为和顾客购买尿布的行为,原本是两个看起来没什么关联的现象。但是沃尔玛的技术专家以大量的用户购物数据为样本,通过先进的算法,最终寻找到了两者之间的重要关联和规律。


为什么购买啤酒的人更有可能同时购买尿布呢?是因为有了小孩的男人比别人更爱喝啤酒?还是因为爱喝啤酒的男人比别人更顾家?这些臆测似乎都有些牵强。


但是沃尔玛不需要关心规律背后的本质。对企业来讲,利用发现的规律,获得实实在在的利益就足够了。



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以下是小灰根据个人理解说画的流程图:

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以下是大黄基于小灰的流程图所做的补充:

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以下是大黄对流程图结果部分作出的调整。其中假设模型可以理解成训练出来的降雪和收获的规律,通过假设模型,从新一年降雪情况推断出下一年收获情况的过程叫做回归。至于啤酒尿布的例子,属于截然不同的机器学习类型,只需要找出关联关系,并不需要进行回归。

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机器学习按照方式不同主要分为三大类,有监督学习(Supervised learning)、无监督学习(Unsupervised learning)以及半监督学习(Semi-supervised learning)。


监督学习:通过已有的一部分输入数据与输出数据之间的对应关系,生成一个函数,将输入映射到合适的输出。在瑞雪兆丰年的例子中,头年降雪量就是输入,来年亩产量就是输出。


非监督学习:直接对输入数据集进行建模,寻找关联。例如啤酒尿布的例子,只需要寻找关联性,并不需要什么明确的目标值输出。


半监督学习:综合利用有输入输出的数据,和只有输入的数据来进行训练。可以简单理解成监督学习和非监督学习的综合。



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这里所介绍的相关知识,只是作者对于机器学习领域的浅层次理解。通过这篇漫画,希望没有从过IT行业,或者不了解机器学习的朋友们能够对机器学习有一些初步的认知。


希望有经验的朋友们对本文提出宝贵意见,指出其中的纰漏和不足,非常感谢!



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原文始发于微信公众号(程序员小灰):漫画:什么是机器学习?

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