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| 本文作者： 奕欣 | 2017-02-23 18:23 |
想必對(duì)人工智能有所了解的同學(xué)，都學(xué)習(xí)過周志華教授深入淺出的《機(jī)器學(xué)習(xí)》吧？
雷鋒網(wǎng)認(rèn)為，其中尤為讓人印象深刻的地方，莫過于從封面到每一章節(jié)貫徹的西瓜理論……
不論是從“什么樣的西瓜才甜”引申出機(jī)器學(xué)習(xí)的含義，或是通過“西瓜各類特點(diǎn)的權(quán)重”介紹各類枯燥晦澀的概念及算法，周志華教授都用西瓜形象地做出了類比，讓雷鋒網(wǎng)AI科技評(píng)論小編一度覺得周教授最喜歡的水果肯定是西瓜。
不過周志華教授的“西瓜論”是一本教科書，可能有更多的小白讀者沒有詳細(xì)閱讀每一章節(jié)，那么如何用同樣的水果理論，以簡(jiǎn)潔的語句闡述機(jī)器學(xué)習(xí)的含義？
無獨(dú)有偶，優(yōu)秀的觀點(diǎn)總是相似的。雖然《機(jī)器學(xué)習(xí)》并沒有英文版本，但機(jī)器學(xué)習(xí)愛好者 Pararth Shah 2012 年在谷歌當(dāng)實(shí)習(xí)生的時(shí)候，就在 Quora上用“芒果”類比，回答了“如何向沒有計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)的人們解釋機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)挖掘？”的問題。Pararth Shah 就讀于斯坦福大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，目前在谷歌研發(fā)及機(jī)器智能團(tuán)隊(duì)擔(dān)任軟件工程師。
他的完整回答如下，雷鋒網(wǎng)AI科技評(píng)論做了全文編譯，與讀者們分享：
某天你去買芒果。你挑選后，小販會(huì)稱重，你需要根據(jù)根據(jù)重量乘以標(biāo)記的固定單價(jià)來付錢。
毋庸置疑，你會(huì)選擇那些最甜、最熟的芒果（因?yàn)槭前粗亓坑?jì)費(fèi)而不是按質(zhì)量）。那么你要怎么挑選呢？
你依稀記得，外婆告訴你，那些有光澤的黃芒果會(huì)比沒光澤的黃芒果更甜。所以你就定下了一個(gè)挑選標(biāo)準(zhǔn)：只在那些有光澤的黃芒果里挑選。然后，你仔細(xì)觀察了芒果的顏色，然后從中選出了那些有光澤的黃芒果，給錢，回家！然后，幸福和快樂是結(jié)局？
有點(diǎn)天真了。
你回到家開始吃芒果。然而其中有的芒果并不如你想象中的甜。你覺得人生崩塌了！很明顯，你外婆所說的真理并不總是那么管用（外婆怎么會(huì)有錯(cuò)QAQ！）然而現(xiàn)實(shí)如此無情，你只能承認(rèn)：除了顏色，選芒果肯定要考慮別的因素。
在深思熟慮后（吃了無數(shù)各種各樣類型的芒果后），你得到一個(gè)結(jié)論，有光澤的黃色芒果肯定是甜的，但是個(gè)頭小一點(diǎn)的有光澤黃色芒果只有一半概率是甜的（這個(gè)結(jié)論是這樣得到的：如果你買了100個(gè)有光澤的黃色芒果，有50個(gè)是大的，50個(gè)是小的，而大芒果50個(gè)都是甜的，而小的則一半一半）。
哇哦，你覺得自己仿佛發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的真理，下次買芒果的時(shí)候決定把它當(dāng)作圭臬。然而真相總是那么殘酷，你發(fā)現(xiàn)你最喜歡的小販不來了！你只能和另一個(gè)小販買芒果了，但是他家的貨是從其它村進(jìn)的。然后你發(fā)現(xiàn)自己剛剛發(fā)現(xiàn)的真理又不管用了。你不得不重新開始品嘗各種各樣的芒果，最后得到的結(jié)論是：沒光澤的黃色小芒果才是甜的。
突然有一天，住在另一個(gè)城市的遠(yuǎn)房表妹來看你，你想請(qǐng)人家吃芒果。然而，她特地和你強(qiáng)調(diào)，她不在意到底甜不甜，只要多汁就可以了。再一次（悲慘地），你又開始了吃芒果的試驗(yàn)，然后發(fā)現(xiàn)軟的芒果最多汁。
隨后，你又搬到了世界的另一端。在這個(gè)地方賣的芒果是另一個(gè)品種。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，你發(fā)現(xiàn)綠色的芒果竟然比黃色的要好吃。
你結(jié)婚了，而你的太太非常討厭芒果。她喜歡吃蘋果。你又開始了買蘋果的征程。以前你做出的關(guān)于芒果的種種結(jié)論，現(xiàn)在毫無意義了。你需要通過同樣的試驗(yàn)，得到蘋果外觀與好吃與否的結(jié)論。你這么做了，因?yàn)槟銗鬯?/p>
那么，想象你正在寫一個(gè)程序，能夠幫助你選芒果（或者蘋果等別的什么玩意兒）。你寫了一些類似這樣的規(guī)則：
if (顏色是亮黃的 and 個(gè)頭大的 and 我最喜歡的小販): 芒果是甜的。
if (軟的): 芒果多汁。
等等等等。
你會(huì)用這些規(guī)則去挑選芒果。你也會(huì)把這些規(guī)律發(fā)給你弟弟，告訴他這就是買芒果的真理。而且你也確信他會(huì)按照這些規(guī)則去選。
但每一次實(shí)驗(yàn)，你可能都會(huì)得到一些新的觀察結(jié)果，你需要人為地調(diào)整這些規(guī)則。你需要理解影響芒果質(zhì)量的所有因素，而且它們各自所占的比重是多少。
如果問題變得非常復(fù)雜，僅憑人為的判斷也很難形成正確的結(jié)論。那么，你的研究可能讓你在芒果科學(xué)順利拿個(gè)PhD（如果真的有的話）。
但不是每個(gè)人都有這樣的精力研究芒果的。
ML算法顛覆了傳統(tǒng)的各種算法。它能夠自動(dòng)從提供的數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)，讓你的程序變得更加聰明。
你隨機(jī)從市場(chǎng)里挑選了一些芒果（訓(xùn)練數(shù)據(jù)），并做出每個(gè)芒果的特征數(shù)據(jù)表，從顏色、大小、形狀、產(chǎn)地、小販名字等等（特點(diǎn)），加上甜度、多汁度、成熟度（輸出變量）。你將這些數(shù)據(jù)用來訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)算法（分類/回歸），然后它會(huì)建立一個(gè)芒果外觀與質(zhì)量的模型。
下一次你再去市場(chǎng)，你就選擇一些有著典型特性的芒果（測(cè)試數(shù)據(jù)），然后用來檢驗(yàn)這個(gè)ML算法。它會(huì)先得到一個(gè)芒果的甜度、多汁度和成熟度的結(jié)論?？赡苓@個(gè)算法會(huì)采用你之前做的那種判斷方法（決策樹），也有可能采用其它的方法，但你不需要擔(dān)心這一點(diǎn)。
耶！現(xiàn)在你可以信心滿滿地去買芒果了，不用擔(dān)心挑選芒果需要考慮的種種細(xì)節(jié)。而且，你可以讓算法變得越來越好（強(qiáng)化學(xué)習(xí)），如果它學(xué)習(xí)了足夠多的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，它能夠提升準(zhǔn)確性，而且在犯錯(cuò)時(shí)也能夠及時(shí)改正。但最好的一點(diǎn)是，你可以用這個(gè)算法去訓(xùn)練不同的模型，不論是蘋果橘子香蕉葡萄還是櫻桃西瓜，你都能讓你愛的人開開心心（吃到甜甜的水果）。
這就是機(jī)器學(xué)習(xí)能給予你的。如果你覺得不酷，來打我啊。
總而言之，機(jī)器學(xué)習(xí)就是：讓你的算法變得聰明，這樣你就不用自己擼袖子干了。
這個(gè)回答簡(jiǎn)直和周教授的西瓜論有異曲同工之妙，堪稱濃縮版的水果機(jī)器學(xué)習(xí)導(dǎo)論。如果你對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)一無所知， 想必讀完這個(gè)回答后也會(huì)豁然開朗不少吧。
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