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作者: [美] 佩德罗·多明戈斯 
出版社: 中信出版集团
副标题: 机器学习和人工智能如何重塑世界
原作名: The Master Algorithm: How the Quest for the Ultimate Learning Machine Will Remake Our World
译者: 黄芳萍 
出版年: 2017-1-1
页数: 402
定价: 68.00元
装帧: 平装
ISBN: 9787508668673

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机器学习主要有5个学派,我们会对每个学派分别介绍:

  • 符号学派将学习看作逆向演绎,并从哲学、心理学、逻辑学中寻求洞见;
  • 联结学派对大脑进行逆向分析,灵感来源于神经科学和物理学;
  • 进化学派在计算机上模拟进化,并利用遗传学和进化生物学知识;
  • 贝叶斯学派认为学习是一种概率推理形式,理论根基在于统计学;
  • 类推学派通过对相似性判断的外推来进行学习,并受心理学和数学最优化的影响。

机器学习的5个学派都有自己的主算法,利用这种万能学习算法,原则上,你可以通过任何领域的数据来挖掘知识:符号学派的主算法是逆向演绎,联结学派的主算法是反向传播,进化学派的主算法是遗传编程,贝叶斯学派的主算法是贝叶斯推理,类推学派的主算法是支持向量机。

第二章 终极算法

机器学习算法与知识工程师

明斯基不仅怀疑机器学习能替代知识工程,他也怀疑人工智能的所有统一思想。

知识工程师相信,人工智能的问题仅仅是工程学的问题,但是我们还没达到那个点——工程学能带领我们走完下面的路。

另一个对机器学习持怀疑态度的人是语言学家诺姆·乔姆斯基。乔姆斯基认为,语言必须是与生俱来的,因为孩子听到的合乎语法的句子仅仅是一些例子,不足以学习语法。然而,这种说法仅仅将学习语言的任务交给了进化,它并没有反对终极算法,只是反对“终极算法是大脑”这个观点。

乔姆斯基似乎把机器学习等同于行为主义了,根据行为主义,动物的行为沦为反应与奖励之间的联合,但机器学习不是行为主义。现代学习算法能够掌握丰富的内在表象,而不仅仅是刺激物之间的两两关系。

另外一个可能会反对终极算法的观点来自心理学家杰瑞·福多,他认为心理是由一系列模块组成的,这些模块之间只有有限的联系。例如,当看电视时,你的“高级脑”知道,那只是光线在光滑表面的闪烁,但视觉系统仍然会看见三维形状。即使我们相信心理模块理论,这个理论也并没有暗指不同的模块会使用不同的学习算法。

像明斯基、乔姆斯基和福多这样的批评家曾经占据上风,但万幸,他们的影响力已经逐渐减弱。即便如此,我们仍需将他们的批评铭记于心,这样才能到达终极算法这个终点,原因有两个:第一,知识工程师和机器学习算法一样,遇到许多相同的问题,虽然他们没有成功,但学到了许多宝贵的教训;第二,学习和知识以异常微妙的形式相互交织,而我们很快就会发现这一点。遗憾的是,这两个阵营各说各话。他们讨论不同的主题:机器学习讨论概率,而知识工程学讨论逻辑。

天鹅咬了机器人

科学经历了三个时期:布拉赫时期、开普勒时期、牛顿时期。对于布拉赫时期,我们收集了很多数据,就像第谷·布拉赫日复一日、年复一年耐心记录行星的位置那样。对于开普勒时期,我们使经验规律符合数据,就像开普勒对行星运动所做的那样。对于牛顿时期,我们发现了更深刻的真理。大多数科学研究和布拉赫、开普勒所做的工作相似,这样的工作就是科学研究的内容,像牛顿偶然发现定律的例子则少见。当今,大数据所做的工作是布拉赫的数十亿倍,机器学习的工作内容是开普勒的数百万倍。如果(但愿如此)有更多像牛顿偶然发现定律这样的时刻,这样的时刻也可能发生在未来的学习算法中,或者发生在未来手足无措的科学家身上,或者至少是发生在两种可能都存在的情况下(当然,诺贝尔奖会颁发给科学家,不管他们是持重要的观点,还是只按了一下按钮。学习算法就没有那样的志向,要拿诺贝尔奖)。

新的万有理论

理论是关于世界是什么的一系列约束条件,而不是对世界的完整描述。为了获得对世界的完整描述,你必须将理论和数据结合起来。

机器学习的五大学派

在机器学习领域存在不同思想的学派,主要学派包括符号学派、联结学派、进化学派、贝叶斯学派、类推学派。

第三章 符号学派:休谟的归纳问题

理性主义者认为,感官会欺骗人,而逻辑推理是通往知识的唯一可靠的道路。经验主义者认为所有推理都是不可靠的,知识必须来源于观察及实验。

在计算机科学领域,理论家和知识工程师属于理性主义者,黑客和计算机学习者属于经验主义者。

符号学派

符号学派的核心理念就是,所有和智力相关的工作都可以归结为对符号的操纵。

根据这个假设,智力是独立于基质的。符号处理是通过写在黑板上进行的,还是通过打开或关闭晶体管、放电神经元,或者玩玩积木就能完成的,这些都不重要。

符号主义机器学习是人工智能知识工程学派的一个分支。20世纪70年代,所谓的基于知识的系统取得卓越成绩,而到了80年代,它们迅速传播,后来却消失了。它们消失的主要原因是人人逃避的知识习得瓶颈:从专家身上提取知识,然后将其编码成为规则,这样做难度太大、太费力、易出故障,会引起很多问题。让计算机自行学习,比如通过查看过往患者症状及其相应疗效的数据库,就可以进行疾病诊断,比无数次地找医生要容易很多。

符号主义是通往终极算法的最短路程。它不要求我们弄明白进化论和大脑的工作原理,而且也避免了贝叶斯主义的数学复杂性。

第九章 解开迷惑

终极算法之城

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后记

你可以从UCI数据库上下载一些数据集(archive.ics.uci.edu/ml) 并开始这场比赛。当你做好准备时,可以对Kaggle.com进行了解,这是一个专门组织管理机器学习比赛的网站,然后挑一两个链接并点击进入。