機(jī)器學(xué)習(xí)是AI的關(guān)鍵技術(shù)之一，是指機(jī)器從歷史數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)規(guī)律，從而提升系統(tǒng)某個(gè)性能度量的過(guò)程。這篇文章，我們?cè)谧髡叩膸ьI(lǐng)下梳理下全流程。

機(jī)器學(xué)習(xí)，機(jī)器從歷史數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)規(guī)律，從而提升系統(tǒng)某個(gè)性能度量的過(guò)程。在工業(yè)界中的應(yīng)用主要為：研究如何讓計(jì)算機(jī)從歷史數(shù)據(jù)中更好地學(xué)習(xí)，從而產(chǎn)生一個(gè)優(yōu)秀模型以提升系統(tǒng)某項(xiàng)性能的學(xué)科。

1952年，“Machine Learning”的概念被提出。

一、機(jī)器學(xué)習(xí)與AI的關(guān)系

AI是一個(gè)領(lǐng)域，1956年8月被正式提出，主要包括三大要素：算法、算力、算據(jù)。機(jī)器學(xué)習(xí)便是其中的算法，算力指的是計(jì)算資源，最主要的是芯片。故而AI包含機(jī)器學(xué)習(xí)，而機(jī)器學(xué)習(xí)這一實(shí)現(xiàn)AI的方法論包括傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)等子技術(shù)。

AI分為三個(gè)階段：弱人工智能、強(qiáng)人工智能、超人工智能。

1. 弱人工智能：專注某方面能力，智商高，情商為0
2. 強(qiáng)人工智能：可以批評(píng)性思考，智商情商均高
3. 超人工智能：智商與情商全面超越人類，思維多元化。

二、機(jī)器學(xué)習(xí)全流程

1.?問(wèn)題定義

利用機(jī)器學(xué)習(xí)構(gòu)建模型需要考慮以下問(wèn)題定義，問(wèn)題定義清楚后再考慮以下3個(gè)問(wèn)題。

1）機(jī)器學(xué)習(xí)的任務(wù)類型是什么？

機(jī)器學(xué)習(xí)的任務(wù)類型可以分成兩大類：一類是預(yù)測(cè)類任務(wù)，如銷量預(yù)測(cè)、推薦系統(tǒng)、人臉識(shí)別等，一類為生成類任務(wù)，基于歷史數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)后，可以從零生成任務(wù)，具體細(xì)化分類如下

2）使用什么算法來(lái)構(gòu)建模型

任務(wù)類型確定后，可以結(jié)合具體場(chǎng)景確定使用什么算法。

以CTR預(yù)估模型為例，工業(yè)界搞起普遍使用LR（logistics regression，邏輯回歸）算法，現(xiàn)在多使用DNN（deep neutral network，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）算法。

3）如何評(píng)估模型的好壞

不同任務(wù)類型需要使用不同指標(biāo)來(lái)評(píng)估模型效果。對(duì)于CTR預(yù)估模型，離線訓(xùn)練時(shí)應(yīng)該使用AUC（area under curve，曲線下面積）指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。。

2.?數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理分為4步：數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)清晰、數(shù)據(jù)標(biāo)注、數(shù)據(jù)切分。

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以用戶CTR為例進(jìn)行說(shuō)明：

• 數(shù)據(jù)收集：確定需使用的數(shù)據(jù)，分為正樣本（用戶點(diǎn)擊）和負(fù)樣本（用戶不點(diǎn)擊）、基本信息特征（最好近期，樣本量大時(shí)可以隨機(jī)抽樣）
• 數(shù)據(jù)清洗：剔除臟數(shù)據(jù)、測(cè)試數(shù)據(jù)、無(wú)效數(shù)據(jù)、統(tǒng)一字段含義。
• 數(shù)據(jù)標(biāo)注：人工達(dá)標(biāo)分類，明確樣本標(biāo)簽
• 數(shù)據(jù)切分：訓(xùn)練集+測(cè)試集測(cè)試擬合效果，調(diào)試防過(guò)擬合/不擬合。（注：小心“數(shù)據(jù)穿越”問(wèn)題的出現(xiàn)）

3.?特征工程

模型效果一部分由數(shù)據(jù)質(zhì)量決定，一部分由特征工程決定。挑選使用場(chǎng)景下最適合、最有效的特征并加入模型，這就是特征工程的工作。此時(shí)業(yè)務(wù)專家的經(jīng)驗(yàn)輸入可以幫助鎖定有效特征。

4.?模型訓(xùn)練

常見(jiàn)的模型訓(xùn)練方法有四種：監(jiān)督學(xué)習(xí)、無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)、半監(jiān)督學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)，主要區(qū)分點(diǎn)在于是否數(shù)據(jù)打標(biāo)、算法模式。

1. 監(jiān)督學(xué)習(xí)：打好已知訓(xùn)練數(shù)據(jù)的標(biāo)簽，目的明確的學(xué)習(xí)特征。
2. 無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)：直接訓(xùn)練數(shù)據(jù)模型，原因：數(shù)據(jù)雜亂、標(biāo)注成本高、區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)難確定，方式比如聚類
3. 半監(jiān)督學(xué)習(xí)：有的達(dá)標(biāo)，有的不打
4. 強(qiáng)化學(xué)習(xí)：不需要達(dá)標(biāo)，與環(huán)境互動(dòng)，獎(jiǎng)勵(lì)/懲罰+反饋調(diào)整。

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)+算法輸入，構(gòu)建完特征工程后即有初版模型，表現(xiàn)形式為函數(shù)，如y=ax+by+cz+d，模型訓(xùn)練結(jié)果可能出現(xiàn)欠擬合、過(guò)擬合、正常三種情況。

5.?模型評(píng)估

模型評(píng)估主要指離線效果評(píng)估，不是在線上做小流量的ABTest試驗(yàn)，需要在測(cè)試集上進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)于不同任務(wù)有不同的關(guān)注點(diǎn)。

• 分類任務(wù)：召回率、精準(zhǔn)率、AUC指標(biāo)
• 聚類任務(wù)：聚類純度、蘭德系數(shù)
• 回歸任務(wù)：MSE、RMSE、R-Squared。

6.?模型應(yīng)用

在線上真實(shí)環(huán)境進(jìn)行效果測(cè)試。用戶行為變化、數(shù)據(jù)迭代速度是影響因素，所以需要線上不斷調(diào)優(yōu)。