机器学习概念-学习笔记

大模型三大概念

  1. 人工智能(AI)
    目标是让机器模拟、延伸甚至超越人类的感知、推理、学习、决策、语言、视觉等智能行为。
  2. 机器学习(ML)
    不手动编写全部规则,让机器从海量数据里自动总结规律、优化模型。
    输入数据 + 结果→机器自己生成规则。
  3. 深度学习(DL)
    机器学习的子集,是机器学习的进阶分支。
    模仿人脑多层神经结构,让它能看懂图片、听懂说话、读懂文字,自主理解复杂信息。

大模型发展三要素

  1. 数据
    决定模型的上限
    术语:样本、特征、标签、训练集、测试集
  2. 算法
    主要有:回归、分类、聚类、...
  3. 算力
    CPU、GPU、TPU

机器学习算法分类

  1. 有监督学习
    有特征和标签,标签连续就是回归任务;标签不连续就是分类任务
  2. 无监督学习
    只有特征数据,完全没有标签,机器自主挖掘数据内在结构,聚类算法
  3. 半监督学习
    数据集少量样本带标签,绝大多数样本无标签。
    思路:先用少量标注数据训练基础模型,再利用大量无标注数据辅助优化模型,大幅降低人工标注成本,常用于文本分类、语音识别。
  4. 强化学习
    没有固定数据集与标签,智能体(Agent)在环境中不断行动,根据奖励 / 惩罚信号迭代策略,不靠预先给好答案,靠试错学习。

建模流程

建模流程分为以下几个步骤:

1.数据获取与采集

从数据库、日志、爬虫、业务系统、公开数据集、第三方接口等渠道,收集项目所需原始数据。

目的:拿到建模的基础原材料,明确数据字段、样本量、数据来源,确认数据能否支撑业务问题。

2.数据基本处理

属于数据清洗与规整,是建模前置必备步骤:

去重:删除完全重复样本

缺失值处理:删除缺失过多行 / 列、均值 / 中位数 / 众数填充、模型填充

异常值处理:箱线图、3σ 原则识别并剔除或修正极端数据

格式统一:统一时间、文本、编码格式

数据集划分:一般按比例拆分为训练集、验证集、测试集

3.特征工程

对清洗后的数据加工生成模型可用特征,是决定模型上限的关键:

  1. 特征提取:
    从杂乱无结构的原始数据里,拆解、提取出可用于建模的有效信息字段。
    作用:把不能直接喂给模型的原始信息,变成结构化特征。
  2. 特征预处理:
    对已提取好的特征做统一规范化处理,消除量纲、格式、异常问题,让模型更容易收敛。
    数值缩放:
    归一化 Min-Max:缩放到 0,1
    标准化 Z-Score:均值 0,方差 1
  3. 特征降维:
    将原始数据的维度降低
  4. 特征选择:
    从一堆特征里筛选掉无用、冗余、干扰性特征,保留关键有效特征。
  5. 特征组合:
    基于现有多个基础特征,人工或批量运算生成新特征,挖掘交叉信息。

特征选择和特征降维区别:

特征选择:保留原特征,删掉一部分

特征降维:不保留原有特征,生成全新复合特征

4.模型训练

根据任务类型(分类 / 回归 / 聚类)选择合适模型(逻辑回归、树模型、神经网络等)

5.模型评估

分类任务

回归任务

聚类任务

核心原则:只用未参与训练的测试集评估;区分过拟合(训练好测试差)、欠拟合(整体效果都差)、正好拟合(理想拟合)。

模型拟合问题

  1. 欠拟合
    训练集效果差,测试集效果也差。
    原因:模型结构太简单,没学到数据本质规律。
    解决:增加特征、选用更复杂模型、减少正则化。
  2. 过拟合
    训练集效果极好,测试集明显下滑。
    原因:模型记住训练数据噪声与特例,泛化能力弱。
    解决:扩充数据、正则化、早停、Dropout、简化模型、特征筛选。
  3. 理想拟合(刚好拟合)
    训练集、验证集、测试集指标接近且表现良好,模型学到通用规律,泛化能力最好,是训练目标。
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