Общие понятия

Материал из Викиконспекты
Перейти к: навигация, поиск

Понятие машинного обучения в искусственном интеллекте

Определение:
Машинное обучение (англ. Machine learning) — процесс, который даёт возможность компьютерам обучаться выполнять что-то без явного написания кода.

A.L. Samuel "Some Studies in Machine Learning Using the Game of Checkers" (IBM Journal. July 1959. P. 210–229)


Определение:
Говорят, что компьютерная программа учится на опыте $E$ относительно некоторой задачи $T$ и некоторой меры производительности $P$, если ее производительность на $T$, измеренная $P$, улучшается с опытом $E$.

T.M. Mitchell "Machine Learning" (McGraw-Hill, 1997)

Задача обучения

$X$ — множество объектов (англ. object set, or input set)
$Y$ — множество ответов (англ. label set, or output set)
$y ∶ X → Y$ — неизвестная зависимость (англ. unknown target function (dependency))

Компьютер всегда имеет дело с признаковым описанием объектов. Например: пациента можно описать признаками: имя, возраст, номер полиса, жалобы, давление, температура, результаты анализов.
$f_j∶ X → D_j,j = 1, ... , n$ — признаки (англ. features, or attributes).

Типы признаков:

  • бинарный (binary): $D_j = \{0, 1\}$
  • номинальный (categorical): $D_j$ конечно
  • упорядоченный (ordinal): $D_j$ конечно и упорядоченно
  • количественный (numerical): $D_j = \mathbb{R}$

Объект представляется как набор признаков $(f_1(x),... ,f_n(x))$. Данные обычно представляются в виде матрицы объектов-признаков
[math] F = ||f_j(x_i)||_{[l \times n]} = \begin{pmatrix} f_1(x_1) & \cdots & f_n(x_1) \\ \cdots & \cdots & \cdots \\ f_1(x_l) & \cdots & f_n(x_l) \\ \end{pmatrix} [/math]
Дано
${x_1, . . . , x_l} ⊂ X$ — обучающая выбока (англ. training sample set)
$y_i = y(x_i), i = 1, . . . , l $ — известные ответы
Найти
Найти $ a ∶ X → Y $ — алгоритм, решающую функцию (англ. decision function), приближающую $y$ на всём множестве $X$.


Типы задач

Задачи классификации (англ. classification):

  • $Y = \{−1, +1\}$ — классификация на 2 класса
  • $Y = \{1, . . . , M\}$ — на $M$ непересекающихся классов
  • $Y = \{0, 1\}^M$— на $M$ классов, которые могут пересекаться.

Примеры: распознавание текста по рукописному вводу, определение того, находится на фотографии человек или кот. Задачи восстановления регрессии (англ. regression):

  • $Y = \mathbb{R}$ или $Y = \mathbb{R}^m$

Примеры: предсказание стоимости акции через полгода, предсказание прибыли магазина в следующем месяце, предсказание качества вина на слепом тестировании. Задачи ранжирования (англ. ranking):

  • $Y$ — конечное упорядоченное множество

Классификация задач машинного обучения

  1. Обучение с учителем (англ. Supervised learning)
  2. Обучение без учителя (англ. Unsupervised learning)
  3. Обучение с частичным привлечением учителя (англ. Semi-supervised learning)
  4. Обучение с подкреплением (англ. Reinforcement learning)
  5. Активное обучение (англ. Active learning)
  6. Обучение в реальном времени (англ. Online learning)
  7. Структурное предсказание (англ. Structured prediction)
  8. Выбор модели и валидация (англ. Model selection and validation)

Обучение с учителем (англ. Supervised learning)

Обучение без учителя (англ. Unsupervised learning)

Обучение с частичным привлечением учителя (англ. Semi-supervised learning)

Обучение с подкреплением (англ. Reinforcement learning)

Активное обучение (англ. Active learning)

Обучение в реальном времени (англ. Online learning)

Структурное предсказание (англ. Structured prediction)

Выбор модели и валидация (англ. Model selection and validation)

Примеры задач

См. также

Примечания

Источники информации

  1. Wiki $-$ Машинное обучение
  2. Курс К.В.Воронцова