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算法与模型分析

时间:2023-03-19 13:17:53 科技观察

讨论问题的前提是概念的厘清。概念的混淆是研发沟通的一大障碍,极大地影响了沟通的效率。在人工智能领域,尤其是机器学习领域,算法和模型是两个相关但又不同的概念。弄清楚两者的含义和联系,可以使我们讨论的问题更加清晰。什么是算法?在计算中,算法定义明确。为了简单起见,这里引用百度百科对算法的描述:算法是指对问题解决方案的准确、完整的描述,是解决问题的一系列明确的说明,算法代表了一种系统的方法来描述问题的解决方案。解决问题的策略机制。也就是说,对于算法来说,对于一定的标准输入,它能够在有限的时间内得到所需要的输出。算法中的指令描述了一种计算,该计算在运行时可以从初始状态和(可能为空的)初始输入开始,经过有限且定义明确的状态序列,最终产生输出,并在最终状态停止.不同的算法可能使用不同的时间、空间或效率来完成相同的任务。一个算法的优劣可以用空间复杂度和时间复杂度来衡量。什么是模型?模型是一个具有非常广泛的概念扩展的词。这里也参考一下百度百科里的描述:通过主观意识借助物理或虚拟表象,构成一个客体,表达客观解释形态结构的目的(客体不等于客体,不限于Entity和虚拟的,不限于平面和三维)。模型可以是模型玩具、科学模型、经济模型、逻辑模型等。例如地球仪是地球的模型,理性人和经济人是人类行为的经济模型,计算机网络中的七层协议是网络协议模型等。其中,科学模型是科学研究中一类研究方法的总称。它使用数学公式、计算机模拟或简单的图表来表示简化的自然世界。通过对这个模型的分析,我们可以进一步理解科学,包括解释和验证。假设或数据分析。根据不同的需要,科学模型可以通过概念模型帮助理解现象,操作模型可以提供操作定义,数学模型可以帮助量化,图像模型可以将抽象概念可视化。需要重点关注的是数学模型。数学模型是关于现实世界的一部分和为特定目的而抽象和简化的结构,用字母、数字和其他数学符号建立的方程式或不等式,以及图表、图像、框图等描述客观事物的方法。特征及其内在关系的数学结构表达。简而言之,模型是某种事物的抽象。机器学习中的算法和模型在机器学习的具体领域中,算法和模型也有更具体的定义。机器学习中的“算法”机器学习中的算法指的是一种具体的计算方法,即如何求解全局最优解并使这个过程高效准确,本质上是一种计算机算法。机器学习算法执行“模式识别”、从数据中“学习”或“适合”数据集。机器学习算法可以用伪代码描述并用任何现代编程语言实现,算法效率的分析和描述也可以。多种机器学习算法可以一起实施,并在具有标准应用程序编程接口(API)的库中提供。一个流行的例子是scikit-learn库,它提供了许多机器学习算法的实现,例如Python中的分类、回归和聚类。机器学习中的“模型”机器学习中的“模型”是在数据集上运行的机器学习算法的输出,该数据集表示机器学习算法所学的内容,即规则、数字和进行预测所需的任何内容。其他特定于算法的数据结构。也就是说,机器学习模型是由机器学习算法自动编写、创建或学习的程序,用于解决特定类别的问题。从某种意义上说,数据结构可以看作是一种模型。下面是BTree和神经网络模型的对比。机器学习主要要考虑的问题是学习什么样的模型。例如,在监督学习过程中,模型是要学习的条件概率分布或决策函数。由数据组成的样本空间可能包含各种条件概率分布或决策函数,每一个都对应一个模型,所以这个样本空间中存在多个模型。机器学习中与模型相关的另一个概念是策略。该策略是从样本空间中选择参数最优的模型。模型的分类或预测结果与实际情况的误差(损失函数)越小,模型越好。换句话说,该策略是通过引入损失函数来衡量模型的质量。机器学习中算法和模型的关系算法和模型往往密不可分。算法是一类问题的答案,是模型构建过程中的一环,是赋予模型“思考”能力的一环。模型是一系列算法的数学表达,包括数据和任务的概念。因此,我们评价的是模型的好坏,而不是算法的好坏,算法只有适用的环境和场景。就机器学习而言,一般来说,模型可以大致理解为目标函数,算法就是求解目标函数的方法。所有问题都可以通过多种方式建模。比如分类问题可以用SVM或者NB来做,但是他们的目标函数是不一样的。比如决策树,它的模型可以是二叉树模型,如果写成目标函数,就是分段函数。有了这个目标函数,怎么求解呢?典型的算法是贪心算法,或者启发式算法。从根开始,采用一定的分裂原则进行分裂。分裂原则是最大化信息增益和最小化基尼系数的方差。基于决策树方案及其演化变体,到目前为止,采用的基本方法是启发式分裂。无论是后续的Bagging、Boosting、randomforest、deepforest,本质上算法并没有变,只是采用的模型在变。总结算法和模型具有广泛的一般意义。具体来说,在机器学习领域,算法是用代码实现并在数据上运行的过程。模型由算法输出,由模型数据和预测算法组成。机器学习算法提供了一种自动化编程,其中机器学习模型代表程序。理清了概念,就有了进一步研究和讨论的基础。