導讀：近日，來自SAP（全球第一大商業(yè)軟件公司）的梁勁（Jim Liang）公開了自己所寫的一份 520 頁的學習教程（英文版），詳細、明了地介紹了機器學習中的相關概念、數(shù)學知識和各種經典算法。完整的 PDF 請從文后作者公開的鏈接下載。

在介紹中，Jim Liang?寫到：

人工智能是這兩年風頭正勁的領域，也是未來具有顛覆性可能的新領域。不少人嘗試去學習機器學習相關的知識。然而，一旦越過最初的 overview 階段，很多人就開始打退堂鼓了，然后迅速放棄。

為什么會這樣？

極高的學習曲線

• 首當其沖就是數(shù)學，涉及統(tǒng)計學、微積分、概率、線性代數(shù)等，大家雖然都學過高等數(shù)學，但如果你還記得里面的細節(jié)，算你牛。更可能的情況是，多數(shù)人都對高等數(shù)學忘記了，面對各種算法里的大量公式，感到厭惡，甚至恐懼。

• 其次因為機器學習本身是一個綜合性學科，而且是一個快速發(fā)展的學科，知識點散亂，缺乏系統(tǒng)性。

• 市面上的機器學習/深度學習書籍、文章、教程，遍地開花，但能以清晰的方式表達、循序漸進地講解的教程，其實不多，大量的教程沒有考慮到學習者的基礎，使得初學者感到挫敗和困惑。

圖解機器學習

正是對機器學習的過程中的痛苦有切身體會，我希望能做一份教程，以淺顯易懂的方式去講解它，降低大家的學習門檻。我為此花費了數(shù)月時間，經常做到深夜，把自己的學習筆記整理成了這份教程。

從結構來看，全部教程包含兩部分：

Part 1 介紹了基本概念，包括：

• 機器學習的流程

• 數(shù)據處理

• 建模

• 評估指標（如 MSE、ROC 曲線）

• 模型部署

• 過度擬合

• 正則化等

在第一部分，作者先介紹了如今應用普遍的機器學習：從自動駕駛、語音助手到機器人。其中有些思想，也是眾多讀者們了解過的，例如：為何機器學習在這個時候會火（大數(shù)據、計算力、更好的算法）；機器學習、人工智能、深度學習三者的關系等。

除了這些基礎概念，這份教程也對機器學習模型的開發(fā)流程做了圖像化展示（如下圖），即使對此不太了解的讀者，也能通過這種流程展示有所學習。

▲建立機器學習解決方案的步驟

在 Part1 的其他小節(jié)，作者以類似的圖像展示，對數(shù)據、建模、模型部署等內容做了詳細介紹，這里就不一一列舉，可以從原報告查看。

在 Part2，作者介紹了 常用的算法，包括：

• 線性回歸

• 邏輯回歸

• 神經網絡

• SVM

• Knn

• K-Means

• 決策樹

• 隨機森林

• AdaBoost

• 樸素貝葉斯

• 梯度下降

• 主成分分析

這部分包含了大量的數(shù)學公式，但作者盡力注解了其中的每個公式，從而充分、清晰地表達了眾多數(shù)學概念。

例如在「神經網絡」部分，作者整理了 59 頁的筆記（從 311 頁到 369 頁）。作者從人腦中的神經元架構說起，介紹了人工神經網絡（ANN）、人工神經元工作的原理。這份筆記非常注重圖像化的概念解釋，理解起來非常直觀。

例如，下圖中的概念解釋很形象地展現(xiàn)了生物神經元和人工神經元工作方式的相似性。

▲生物神經元的樹突輸入-軸突輸出模式和人工神經元的輸入輸出模式對比。

▲過擬合的解釋

▲人工神經元的基礎結構

在涉及到數(shù)學公式時，作者會在旁邊有詳細的注解，如下圖所示：

對于并列的可選項（如激活函數(shù)、常用神經網絡架構等），也會有全面的列表：

▲常用的激活函數(shù)

然后會有每個激活函數(shù)的單獨介紹：

▲Sigmoid 激活函數(shù)

▲用神經網絡分類手寫數(shù)字的前向傳播示例（softmax 激活函數(shù)）。

對于神經網絡中較為復雜的概念（如求導、反向傳播），幾張圖就能解釋清楚：

關于神經網絡的完整訓練過程，作者用簡略流程圖+計算細節(jié)展開的方式呈現(xiàn)：

▲反向傳播算法完整流程

▲前向傳播部分的計算細節(jié)

就像前面提到的，這部分除了「神經網絡」的介紹，還包括隨機森林、梯度下降等概念的介紹，讀者們可查看原教程。

總結

看完這份教程之后，小編覺得這是一份包羅萬象的學習筆記，既適合非專業(yè)人士了解有關機器學習的基礎概念，又適合有專業(yè)背景的學生進一步學習。

寫教程是為了自己持續(xù)學習，分享教程是為了幫助更多人學習。就像作者所說，「Learning by doing/teaching, 寫這個教程主要是強迫自己持續(xù)學習，另外，也想分享給他人，希望能幫助到更多想學習 Machine Learning 的人，降低大家的學習痛苦。」

筆記作者：Jim Liang

來源：機器之心（ID：almosthuman2014）

教程文檔下載地址（百度云）：

https://pan.baidu.com/s/1tNXYQNadAsDGfPvuuj7_Tw

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的从基础概念到数学公式，这是一份520页的机器学习笔记（图文并茂）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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