作者：人月神話，新浪博客同名
簡(jiǎn)介：多年SOA規(guī)劃建設(shè)，私有云PaaS平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，長(zhǎng)期從事一線項(xiàng)目實(shí)踐
這本書籍的全名《終極算法-機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能如何重塑世界》，最近讀完這本書，整體感受書籍的含金量相當(dāng)高，而且本書整體的易讀性很好，，沒(méi)有想像的那么多枯燥的理論和公式，通過(guò)淺顯的方式把復(fù)雜的道理講解清楚。
因此今天對(duì)本書的核心內(nèi)容做一些梳理和整理歸納。
首先在序里面就談到了機(jī)器學(xué)習(xí)算法和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)算法不同，它從數(shù)據(jù)中做推斷，它們自己會(huì)去弄明白做事的方法。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，原來(lái)的計(jì)算機(jī)算法往往是我們已經(jīng)知道了算法，然后把特定的問(wèn)題域匹配到具體的算法上，然后讓機(jī)器去計(jì)算出結(jié)果；而現(xiàn)在的機(jī)器學(xué)習(xí)算法是人不知道算法，只知道大量的數(shù)據(jù)（包括輸入和輸出），而需要機(jī)器從這些數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練中推導(dǎo)出算法，這就是最大的不同點(diǎn)。即：
傳統(tǒng)算法：算法和公式已知，計(jì)算機(jī)基于已于的算法公式進(jìn)行計(jì)算機(jī)器算法：歷史數(shù)據(jù)已知，計(jì)算機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)自己訓(xùn)練和推導(dǎo)算法，并持續(xù)迭代
機(jī)器學(xué)習(xí)算法在重塑整個(gè)世界，包括科學(xué)，技術(shù)，政治，經(jīng)濟(jì)，戰(zhàn)爭(zhēng)的方方面面。
機(jī)器學(xué)習(xí)算法的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)包括了數(shù)據(jù)的輸入，也包括了最終的輸出結(jié)果，而學(xué)習(xí)算法要做的就是從大量的輸入和輸出中找出最恰當(dāng)?shù)乃惴ü?，因此?shù)據(jù)量越大越多，往往算法最終的準(zhǔn)確度就越高。
在序里面提到了一個(gè)關(guān)鍵，即心理學(xué)家丹諾曼提出的概念模型，代指為了有效利用某項(xiàng)技術(shù)而需要粗略掌握的知識(shí)，而不需要深入到這個(gè)知識(shí)內(nèi)部的具體原理。注意這個(gè)和我在前面講學(xué)習(xí)方法和模式的時(shí)候就談到過(guò)，剛開始要不求甚解，而這個(gè)不求甚解需要掌握的就是這個(gè)概念模型。
機(jī)器學(xué)習(xí)的五大學(xué)派，后面的第3章到第7章就是圍繞這五大學(xué)派詳細(xì)展開描述。
符號(hào)學(xué)派：將學(xué)習(xí)看作逆向演繹，并從哲學(xué)，心理學(xué)，邏輯學(xué)中尋求洞見。聯(lián)結(jié)學(xué)派：對(duì)大腦進(jìn)行逆向分析，靈感來(lái)源于神經(jīng)科學(xué)和物理學(xué)。進(jìn)化學(xué)派：通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)化，利用遺傳學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)知識(shí)。貝葉斯學(xué)派：學(xué)習(xí)本質(zhì)是一種概念推理，其理論根基在統(tǒng)計(jì)學(xué)。類推學(xué)派：通過(guò)相似性判斷的外推來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，并受心理學(xué)和數(shù)學(xué)最優(yōu)化影響。
機(jī)器學(xué)習(xí)的革命
注意書里面有一段關(guān)鍵的內(nèi)容來(lái)解釋傳統(tǒng)算法和學(xué)習(xí)算法的區(qū)別。
傳統(tǒng)的算法是你將數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)本身是利用算法來(lái)進(jìn)行計(jì)算和處理，最終輸出你需要的結(jié)果；而機(jī)器學(xué)習(xí)算法剛好是顛倒的，即你輸入到計(jì)算機(jī)中的是輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，而計(jì)算機(jī)最終輸出給你的是有價(jià)值的算法。這就是兩者最大的區(qū)別。
這個(gè)算法需要不斷的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，因此數(shù)據(jù)量和樣本數(shù)越多，算法就越準(zhǔn)確。注意為什么最終會(huì)得出這個(gè)算法，這個(gè)算法存在的邏輯是如何的？計(jì)算機(jī)也搞不清楚，本身也不需要搞清楚，計(jì)算機(jī)只知道這個(gè)最終輸出給你的算法是最匹配已有歷史輸入和輸出數(shù)據(jù)的。
在機(jī)器學(xué)習(xí)中，知識(shí)往往是以統(tǒng)計(jì)模型的形式存在，而技能則是以程序的形式存在。
這句話有點(diǎn)難以理解，我們可以把這個(gè)簡(jiǎn)化描述下，即：
if（知識(shí)點(diǎn)X1，知識(shí)點(diǎn)X2，...，知識(shí)點(diǎn)XN） Then or You Should do(知識(shí)點(diǎn)XY）
人的思考和經(jīng)驗(yàn)積累也一樣，即不是單純的積累知識(shí)點(diǎn)，而是應(yīng)該積累上面這種經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ交蛘咚惴Ｊ?。這和我上篇文章談的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)中的一些觀點(diǎn)又是相同的。
比如用上面類似神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)構(gòu)圖來(lái)解釋，即當(dāng)你工作到一定時(shí)間后，比如8年，10年后你會(huì)發(fā)現(xiàn)真正新產(chǎn)生的知識(shí)點(diǎn)越來(lái)越少，但是雖然新的知識(shí)點(diǎn)越來(lái)越少，但是你的工作經(jīng)驗(yàn)卻完全可能越來(lái)越多，對(duì)于兩個(gè)人的競(jìng)爭(zhēng)而言，在工作的后期已經(jīng)不是知識(shí)點(diǎn)數(shù)目的競(jìng)爭(zhēng)，而是知識(shí)點(diǎn)能夠串接為有價(jià)值的方法論和模式（經(jīng)驗(yàn)）的競(jìng)爭(zhēng)。
用上面這個(gè)圖就可以很好的解釋這個(gè)問(wèn)題，兩個(gè)圖里面圓圈代表知識(shí)點(diǎn)，在兩個(gè)圖里面的數(shù)目是一樣的，但是左邊的圖可以看到可能只形成了6種做事情的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，而?duì)于右邊雖然知識(shí)點(diǎn)數(shù)目一樣，但是通過(guò)反復(fù)的實(shí)踐積累，形成了6*6種新的經(jīng)驗(yàn)或模式。
常人是形成N種經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，而?duì)于善于實(shí)踐，思考和總結(jié)的人可能則形成N*N種經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，也就是說(shuō)個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰σ欢ㄊ沁@種多知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)匹配并解決問(wèn)題的能力，而不是單知識(shí)點(diǎn)簡(jiǎn)單匹配的能力。也就是我們說(shuō)的：同樣的知識(shí)點(diǎn)經(jīng)過(guò)大量的反復(fù)實(shí)踐，可以形成指數(shù)級(jí)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ綆?kù)。
在公司發(fā)展壯大后，往往會(huì)經(jīng)歷三個(gè)階段:
工業(yè)革命是手工業(yè)自動(dòng)化，而機(jī)器學(xué)習(xí)使自動(dòng)化本身自動(dòng)化。：
所有事情都人工完成。所有事情或大部分事情通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。（但是思考并形成算法是人做的）部分思考被機(jī)器替代。（即機(jī)器本身通過(guò)學(xué)習(xí)自己產(chǎn)生算法，而替代人的思考）
對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)算法本身，其方法本身和人類的思考方法也是類似的，即產(chǎn)生假設(shè)，驗(yàn)證，放棄或完善，反復(fù)的修正和迭代。
那么人形成算法的過(guò)程和機(jī)器最大的區(qū)別在哪里的？
人往往是期望通過(guò)最少的現(xiàn)場(chǎng)歸納出普適的定律或法則，形成解釋世界的精確模型。機(jī)器則是通過(guò)大量數(shù)據(jù)，自我訓(xùn)練和學(xué)習(xí)得出最終算法，這種算法邏輯不需解釋。
但是在人的算法過(guò)程中，并不是所有的現(xiàn)象都是線性的，都可以用模型精確描述，包括后面人類遇到的NP難題等，往往并沒(méi)有一個(gè)精確模型或最優(yōu)解。而機(jī)器學(xué)習(xí)則打開了這個(gè)全新的非線性模型世界。
終極算法
發(fā)明一種通用的算法可以歸結(jié)為發(fā)現(xiàn)宇宙最深層次的規(guī)律，所有現(xiàn)象都遵循該規(guī)律，然后找出計(jì)算的有效方法來(lái)將其和數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)。
注：這有點(diǎn)道德經(jīng)里面一生二，二生三，三生萬(wàn)物的味道。
本書的一個(gè)重要假設(shè)是：所有知識(shí)，無(wú)論是過(guò)去，現(xiàn)在還是未來(lái)的，都有可能通過(guò)單個(gè)通用學(xué)習(xí)算法來(lái)從數(shù)據(jù)中獲得，我們將該算法稱為終極算法。
機(jī)器學(xué)習(xí)算法的首要任務(wù)是區(qū)別可以預(yù)測(cè)的事與不可預(yù)測(cè)的事。但是終極算法的目標(biāo)則是學(xué)習(xí)一切能夠認(rèn)知的東西。在機(jī)器學(xué)習(xí)中，復(fù)雜性存在于數(shù)據(jù)中，而終極算法要做的就是消化這種復(fù)雜性。
終極算法就是等式U(X)=0
這個(gè)公式要表達(dá)的是某未知數(shù)X（可能很復(fù)雜）的某函數(shù)U（可能很復(fù)雜）等于0。每個(gè)等式都可以簡(jiǎn)化為這種形式：
例如，F(xiàn)=ma等于F-ma=0，如果你把F-ma當(dāng)作F的一個(gè)函數(shù)U，則U(F)=0。
最后再來(lái)說(shuō)明下對(duì)五大學(xué)派的闡述：
符號(hào)學(xué)派：所有的信息都可以簡(jiǎn)化為操作符號(hào)聯(lián)結(jié)學(xué)派：學(xué)習(xí)就是大腦要做的事情，因?yàn)槲覀円龅木褪菍?duì)大腦逆向演繹進(jìn)化學(xué)派：所有形式的學(xué)習(xí)都源于自然選擇貝葉斯學(xué)派：所有掌握的知識(shí)都有不確定性，學(xué)習(xí)知識(shí)過(guò)程也是一種不確定性推理類推學(xué)派：學(xué)習(xí)的關(guān)鍵是認(rèn)識(shí)到不同場(chǎng)景中的相似性，并由這種相似性推導(dǎo)出其他相似性
這是終極算法這本書的第二部分讀書筆記，主要是記錄書里面談的五大學(xué)派，即符號(hào)學(xué)派，聯(lián)結(jié)學(xué)派，進(jìn)化學(xué)派，貝葉斯學(xué)派和類推學(xué)派。
這部分的內(nèi)容有些地方可讀寫并不是太好，包括對(duì)于每一個(gè)學(xué)派你讀完后實(shí)際上很難真正抓住里面的核心內(nèi)容，包括對(duì)某類算法的核心邏輯和演進(jìn)過(guò)程也較晦澀。比如對(duì)于里面聯(lián)結(jié)學(xué)派的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，貝葉斯算法和隱式馬爾科夫鏈，相信你讀吳軍博士的《數(shù)學(xué)之美》往往更加容易理解。
符號(hào)學(xué)派
我們順著書里面章節(jié)的內(nèi)容可以看到的是邏輯推理，基于假設(shè)并驗(yàn)證，規(guī)則和分類集，歸納和逆向演繹，分而治之和決策樹模型，方差和偏差這些關(guān)鍵字。
你可以了解到的是符號(hào)學(xué)派強(qiáng)調(diào)邏輯和推理，也強(qiáng)調(diào)了基于先提出假設(shè)并進(jìn)行歸納和驗(yàn)證。在章節(jié)最后我們看到有一個(gè)關(guān)鍵總結(jié)即所有和智力相關(guān)的工作都可以理解為對(duì)符號(hào)的操縱，符號(hào)主義是通往終極算法的最短路徑。
接著我們可以在百度百科找到關(guān)于符號(hào)主義的總結(jié)，感覺(jué)更加容易理解，即：
符號(hào)主義（Symbolism）是一種基于邏輯推理的智能模擬方法，又稱為邏輯主義(Logicism)、心理學(xué)派(Psychlogism)或計(jì)算機(jī)學(xué)派(Computerism)，其原理主要為物理符號(hào)系統(tǒng)（即符號(hào)操作系統(tǒng)）假設(shè)和有限合理性原理，長(zhǎng)期以來(lái)，一直在人工智能中處于主導(dǎo)地位，其代表人物是紐威爾、肖、西蒙和尼爾森。
該學(xué)派認(rèn)為：人類認(rèn)知和思維的基本單元是符號(hào)，而認(rèn)知過(guò)程就是在符號(hào)表示上的一種運(yùn)算。
它認(rèn)為人是一個(gè)物理符號(hào)系統(tǒng),計(jì)算機(jī)也是一個(gè)物理符號(hào)系統(tǒng),因此,我們就能夠用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的智能行為,即用計(jì)算機(jī)的符號(hào)操作來(lái)模擬人的認(rèn)知過(guò)程。
這種方法的實(shí)質(zhì)就是模擬人的左腦抽象邏輯思維，通過(guò)研究人類認(rèn)知系統(tǒng)的功能機(jī)理，用某種符號(hào)來(lái)描述人類的認(rèn)知過(guò)程，并把這種符號(hào)輸入到能處理符號(hào)的計(jì)算機(jī)中，就可以模擬人類的認(rèn)知過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)人工智能?？梢园逊?hào)主義的思想簡(jiǎn)單的歸結(jié)為“認(rèn)知即計(jì)算”。
從符號(hào)主義的觀點(diǎn)來(lái)看，知識(shí)是信息的一種形式,是構(gòu)成智能的基礎(chǔ)，知識(shí)表示、知識(shí)推理、知識(shí)運(yùn)用是人工智能的核心，知識(shí)可用符號(hào)表示,認(rèn)知就是符號(hào)的處理過(guò)程，推理就是采用啟發(fā)式知識(shí)及啟發(fā)式搜索對(duì)問(wèn)題求解的過(guò)程，而推理過(guò)程又可以用某種形式化的語(yǔ)言來(lái)描述，因而有可能建立起基于知識(shí)的人類智能和機(jī)器智能的同一理論體系 。
而上面黑色加粗部分才是符號(hào)學(xué)派的核心內(nèi)容。我們抓住這個(gè)核心基本就對(duì)符號(hào)主義有了完整的理解，即從知識(shí)到符號(hào)，從認(rèn)知到符號(hào)計(jì)算，從問(wèn)題求解到符號(hào)的邏輯推理。對(duì)于早期的牛頓定理，各種物理學(xué)公式，通過(guò)符號(hào)對(duì)自然現(xiàn)象的精確表達(dá)，從結(jié)果到原因的邏輯分析都可以算做是符號(hào)學(xué)派的例子。
聯(lián)結(jié)學(xué)派
聯(lián)結(jié)主義相信知識(shí)是存儲(chǔ)在神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)關(guān)系中。在這里我的里是知識(shí)點(diǎn)仍然是存儲(chǔ)在神經(jīng)元中，而認(rèn)知能力則是存儲(chǔ)在各個(gè)神經(jīng)元之間的單一或復(fù)雜的聯(lián)結(jié)關(guān)系中。這和我前面談到的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)中一些觀點(diǎn)匹配的，即一個(gè)人真正的認(rèn)知或經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰?qiáng)，一定是充分啟發(fā)了自我神經(jīng)元間的聯(lián)結(jié)關(guān)系。
符號(hào)學(xué)派：符號(hào)和概念一一對(duì)應(yīng)，并且是按照次序的。聯(lián)結(jié)學(xué)派：神經(jīng)元和概念是分散式的，并且認(rèn)知過(guò)程可能是并行進(jìn)行的。
正是由于這個(gè)原因，計(jì)算機(jī)晶體管的數(shù)量已經(jīng)趕上了人類大腦神經(jīng)元的數(shù)量，但是在連接數(shù)量上，人類的大腦輕易獲勝。特別是在圖像或語(yǔ)音識(shí)別上，人類大腦的并行處理過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜。
那是否能夠抽象一個(gè)類似人類大腦神經(jīng)元和神經(jīng)元間連接的模型出來(lái)？
基于這個(gè)思路在1943年提出了神經(jīng)元模型，即最早的感知器，而在感知器上需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題就是連接線和連接線的權(quán)值問(wèn)題。從單層的感知器到多層和多步驟的感知，就形成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)。而對(duì)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，在前面博客文章中也談到過(guò)是深度學(xué)習(xí)算法的一個(gè)基礎(chǔ)模型，其核心內(nèi)容就是分了多少層？ 以及模擬神經(jīng)元之間連線的權(quán)重。
吳恩達(dá)是人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的權(quán)威學(xué)者，也提到人類智能可以最終歸結(jié)為單個(gè)算法。從其負(fù)責(zé)的疊加自動(dòng)編碼器深度學(xué)習(xí)算法項(xiàng)目，再到以玻爾茲曼機(jī)器為基礎(chǔ)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和相應(yīng)的深度學(xué)習(xí)算法在圖像識(shí)別，語(yǔ)音識(shí)別，新藥研制，自動(dòng)駕駛等方面都取得了不小的成功。
聯(lián)結(jié)再簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)說(shuō)就是仍然基于大量的歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)，在已知輸入和輸出的情況下，構(gòu)建復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并計(jì)算最恰當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)連接和聯(lián)結(jié)權(quán)重的過(guò)程。
進(jìn)化學(xué)派-自然的學(xué)習(xí)算法
人類可以進(jìn)化，那么我們可以假設(shè)到對(duì)于機(jī)器本身也可以自我進(jìn)化和學(xué)習(xí)，而這種學(xué)習(xí)過(guò)程即進(jìn)化學(xué)派里面談到的遺傳算法，遺傳算法的關(guān)鍵是適應(yīng)度函數(shù)，給出一個(gè)特定程序和某個(gè)設(shè)定的目標(biāo)，適應(yīng)度函數(shù)會(huì)給程序打分，反映它與目標(biāo)的契合度。
遺傳算法的過(guò)程就是不斷的持續(xù)迭代，當(dāng)達(dá)到某個(gè)理想的適應(yīng)度就結(jié)束。
對(duì)于遺傳算法本身，我們?nèi)匀粎⒖及俣劝倏频亩x解釋的更加清楚，即:
遺傳算法（Genetic Algorithm）是模擬達(dá)爾文生物進(jìn)化論的自然選擇和遺傳學(xué)機(jī)理的生物進(jìn)化過(guò)程的計(jì)算模型，是一種通過(guò)模擬自然進(jìn)化過(guò)程搜索最優(yōu)解的方法。
遺傳算法是從代表問(wèn)題可能潛在的解集的一個(gè)種群（population）開始的，而一個(gè)種群則由經(jīng)過(guò)基因（gene）編碼的一定數(shù)目的個(gè)體(individual)組成。每個(gè)個(gè)體實(shí)際上是染色體(chromosome)帶有特征的實(shí)體。染色體作為遺傳物質(zhì)的主要載體，即多個(gè)基因的集合，其內(nèi)部表現(xiàn)（即基因型）是某種基因組合，它決定了個(gè)體的形狀的外部表現(xiàn)，如黑頭發(fā)的特征是由染色體中控制這一特征的某種基因組合決定的。
因此，在一開始需要實(shí)現(xiàn)從表現(xiàn)型到基因型的映射即編碼工作。由于仿照基因編碼的工作很復(fù)雜，我們往往進(jìn)行簡(jiǎn)化，如二進(jìn)制編碼，初代種群產(chǎn)生之后，按照適者生存和優(yōu)勝劣汰的原理，逐代（generation）演化產(chǎn)生出越來(lái)越好的近似解，在每一代，根據(jù)問(wèn)題域中個(gè)體的適應(yīng)度（fitness）大小選擇（selection）個(gè)體，并借助于自然遺傳學(xué)的遺傳算子（genetic operators）進(jìn)行組合交叉（crossover）和變異（mutation），產(chǎn)生出代表新的解集的種群。
這個(gè)過(guò)程將導(dǎo)致種群像自然進(jìn)化一樣的后生代種群比前代更加適應(yīng)于環(huán)境，末代種群中的最優(yōu)個(gè)體經(jīng)過(guò)解碼（decoding），可以作為問(wèn)題近似最優(yōu)解。
遺傳算法也是計(jì)算機(jī)科學(xué)人工智能領(lǐng)域中用于解決最優(yōu)化的一種搜索啟發(fā)式算法，是進(jìn)化算法的一種。這種啟發(fā)式通常用來(lái)生成有用的解決方案來(lái)優(yōu)化和搜索問(wèn)題。進(jìn)化算法最初是借鑒了進(jìn)化生物學(xué)中的一些現(xiàn)象而發(fā)展起來(lái)的，這些現(xiàn)象包括遺傳、突變、自然選擇以及雜交等。遺傳算法在適應(yīng)度函數(shù)選擇不當(dāng)?shù)那闆r下有可能收斂于局部最優(yōu) ，而不能達(dá)到全局最優(yōu)。
該書的P175頁(yè)提到了先天和后天的概念，這部分也是相當(dāng)重要的內(nèi)容，即演化新論注重結(jié)構(gòu)，而聯(lián)結(jié)學(xué)派注重權(quán)重，但是任何好的學(xué)習(xí)算法一定包括了結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)和權(quán)值學(xué)習(xí)兩部分的內(nèi)容。進(jìn)化是尋求好的結(jié)構(gòu)，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)則填滿這個(gè)結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)合才是終極算法最簡(jiǎn)單的一步。
從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到深度學(xué)習(xí)
在這里先補(bǔ)充下對(duì)原來(lái)深度學(xué)習(xí)內(nèi)容的一個(gè)整理。
深度學(xué)習(xí)的概念源于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究。含多隱層的多層感知器就是一種深度學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)。深度學(xué)習(xí)通過(guò)組合低層特征形成更加抽象的高層表示屬性類別或特征，以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式特征表示。
深度學(xué)習(xí)的概念由Hinton等人于2006年提出?；谏疃戎眯啪W(wǎng)絡(luò)(DBN)提出非監(jiān)督貪心逐層訓(xùn)練算法，為解決深層結(jié)構(gòu)相關(guān)的優(yōu)化難題帶來(lái)希望，隨后提出多層自動(dòng)編碼器深層結(jié)構(gòu)。此外Lecun等人提出的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是第一個(gè)真正多層結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)算法，它利用空間相對(duì)關(guān)系減少參數(shù)數(shù)目以提高訓(xùn)練性能。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)是有向圖
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ( Artifical Neural Network)，標(biāo)志著另外一種自下而上的思路。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格的正式定義。它的基本特點(diǎn)，是試圖模仿大腦的神經(jīng)元之間傳遞，處理信息的模式。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)描述本質(zhì)是一種特殊的有向圖。這個(gè)有向圖包括了一個(gè)或多個(gè)輸入X，中間多個(gè)隱含層S，一個(gè)輸出的結(jié)果Y。其中有向圖的節(jié)點(diǎn)即是神經(jīng)元，而連接弧即是神經(jīng)。
這種流向圖的一個(gè)特別屬性是深度(depth)：從一個(gè)輸入到一個(gè)輸出的最長(zhǎng)路徑的長(zhǎng)度。
對(duì)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的有向圖還具備如下特點(diǎn)：
所有的節(jié)點(diǎn)都分層，每層節(jié)點(diǎn)通過(guò)弧連接指向下一層節(jié)點(diǎn)，但是同層沒(méi)有弧連接。每條弧連接上都有權(quán)重值，根據(jù)權(quán)重值和上一個(gè)節(jié)點(diǎn)值就很容易計(jì)算出當(dāng)前節(jié)點(diǎn)值。各層之間不能跨層進(jìn)行連接。最終的神經(jīng)元函數(shù)只能對(duì)輸入變量線性組合結(jié)果進(jìn)行一次非線性變換。
核心算法
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)的時(shí)候有兩個(gè)重點(diǎn)，一個(gè)是它的結(jié)構(gòu)，即網(wǎng)絡(luò)分幾層，每層分幾個(gè)節(jié)點(diǎn)；第二個(gè)就是非線性函數(shù)f(.)的設(shè)計(jì)，常用的函數(shù)是指數(shù)函數(shù)。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算模型，依靠大量的數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練，在進(jìn)行訓(xùn)練前首先要定義成本函數(shù)，而成本函數(shù)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)得出的結(jié)果和實(shí)際結(jié)果間的差距，或者說(shuō)訓(xùn)練值本身的靠譜程度。
而學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的算法即是根據(jù)成本函數(shù)的結(jié)果， 自學(xué)， 糾錯(cuò)， 最快地找到神經(jīng)元之間最優(yōu)化的加權(quán)值。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的核心就是：計(jì)算、連接、評(píng)估、糾錯(cuò)、瘋狂培訓(xùn)。
對(duì)于學(xué)習(xí)的過(guò)程可以看到由于有多個(gè)S隱含層，因此隱含層越多，整個(gè)學(xué)習(xí)的復(fù)雜度和成本越大，整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程也是一層一層逐步進(jìn)行學(xué)習(xí)。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練
整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練分為有監(jiān)督的訓(xùn)練和無(wú)監(jiān)督的訓(xùn)練。
有監(jiān)督的訓(xùn)練：即準(zhǔn)備訓(xùn)練的數(shù)據(jù)樣本的x輸入，同時(shí)本身有y輸出，我們需要的是將深度學(xué)習(xí)完成后的y1和我們期望的y進(jìn)行差距比對(duì)，來(lái)最終確定訓(xùn)練結(jié)果中選擇哪個(gè)權(quán)重系數(shù)最合適。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是有了訓(xùn)練數(shù)據(jù)，定義了一個(gè)成本函數(shù)C，然后按照梯度下降法找到讓成本達(dá)到最小值的那組參數(shù)。
無(wú)監(jiān)督的訓(xùn)練，則是只有輸入數(shù)據(jù)X，而沒(méi)有對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)Y，這樣上面的成本函數(shù)就無(wú)法定義。因此我們就需要定義一個(gè)新的成本函數(shù)，該成本函數(shù)能夠在不知道正確的輸出結(jié)果值的前提下，確定訓(xùn)練出來(lái)的模型究竟是好還是壞。
深度學(xué)習(xí)當(dāng)前主要應(yīng)用在計(jì)算機(jī)視覺(jué)，語(yǔ)音識(shí)別，自然語(yǔ)言處理等領(lǐng)域。
貝葉斯學(xué)派
對(duì)于貝葉斯學(xué)派來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)只是另外一種形式的概率推理。你需要做的僅僅是運(yùn)用貝葉斯定理，把假設(shè)當(dāng)作可能的原因，把數(shù)據(jù)當(dāng)作觀察到的效果。
對(duì)于貝葉斯理論和隱式馬爾科夫鏈的描述個(gè)人認(rèn)為仍然沒(méi)有《數(shù)學(xué)之美》這本書描述的淺顯易懂。因此這本書內(nèi)容也可以參考《數(shù)學(xué)之美》和網(wǎng)上的參考資料進(jìn)一步學(xué)習(xí)。對(duì)于貝葉斯學(xué)派有一個(gè)重點(diǎn)，就是將我原來(lái)的精確模型轉(zhuǎn)變?yōu)榱嘶诮y(tǒng)計(jì)學(xué)思維的概率模型，其次是給出了一種從結(jié)果反推原因的一種可能。
基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的思維真正當(dāng)前深度學(xué)習(xí)和人工智能中的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，包括大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，都為基于大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練和統(tǒng)計(jì)分析思路，來(lái)逆向推導(dǎo)模型成為了可能。而對(duì)于貝葉斯公式重點(diǎn)就是條件概率，貝葉斯理論的應(yīng)用場(chǎng)景很多，如在賣手游賬號(hào)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的語(yǔ)義和詞法分析，知識(shí)聚類，互聯(lián)網(wǎng)垃圾郵件的過(guò)濾等，都可以基于貝葉斯理論為基礎(chǔ)，進(jìn)行條件概率的反向推倒。
邏輯和概率，一對(duì)不幸的組合：貝葉斯學(xué)派和符號(hào)學(xué)派一致認(rèn)為，先驗(yàn)假設(shè)不可避免，但對(duì)他們認(rèn)可的先驗(yàn)知識(shí)的種類卻存在分歧（P224頁(yè)），顯然我們既需要邏輯，也需要概率。將聯(lián)結(jié)學(xué)派和進(jìn)化學(xué)派結(jié)合起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單，只要改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利用反向傳播來(lái)掌握參數(shù)。但是將邏輯和概念統(tǒng)一起來(lái)卻困難的多。多數(shù)專家認(rèn)為將邏輯和概率相統(tǒng)一是不可能的，尋求一個(gè)終極算法的前景并不樂(lè)觀。
對(duì)貝葉斯公式補(bǔ)充說(shuō)明
首先我們看下百度百科關(guān)于貝葉斯公式的基礎(chǔ)定義：
貝葉斯定理由英國(guó)數(shù)學(xué)家貝葉斯 ( Thomas Bayes 1702-1761 ) 發(fā)展，用來(lái)描述兩個(gè)條件概率之間的關(guān)系，比如 P(A|B) 和 P(B|A)。按照乘法法則，可以立刻導(dǎo)出：
P(A∩B)=P(A)*P(B|A)=P(B)*P(A|B)。
如上公式也可變形為：P(B|A)=P(A|B)*P(B) / P(A)。
那么對(duì)于上述公司的理解即是當(dāng)我們知道B發(fā)生的時(shí)候A成立的概率的時(shí)候，是可以反推A發(fā)生的時(shí)候B成立的概率的，但是前提是還需要知道兩個(gè)先驗(yàn)概率，即P(B)和P(A)。
看個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明如下：
一座別墅在過(guò)去的 20 年里一共發(fā)生過(guò) 2 次被盜，別墅的主人有一條狗，狗平均每周晚上叫 3 次，在盜賊入侵時(shí)狗叫的概率被估計(jì)為 0.9，問(wèn)題是：在狗叫的時(shí)候發(fā)生入侵的概率是多少？
那結(jié)算的時(shí)，我們假設(shè) A 事件為狗在晚上叫，B 為盜賊入侵，則以天為單位統(tǒng)計(jì)：
P(A)=3/7，P(B)=2/(20*365)=2/7300，P(A|B)=0.9
按照公式很容易得出結(jié)果：P(B|A)=0.9*(2/7300) / (3/7)=0.00058
即要知道P(B|A)首先要有兩個(gè)獨(dú)立的先驗(yàn)概率，即狗叫的概率和歹徒入侵的概率。
我們?cè)賮?lái)看一個(gè)場(chǎng)景：
若某人已患禽流感，那么指標(biāo)A檢驗(yàn)結(jié)果為陽(yáng)性的概率為90%。那如果我們要分析張三檢驗(yàn)結(jié)果為陽(yáng)性，究竟患禽流感的概率有多大呢？即需要計(jì)算P(B|A)，B為禽流感的概率。
要計(jì)算這個(gè)，首先我們要知道P(B)的值，如果根據(jù)歷史數(shù)據(jù)禽流感的患病率為1/1000。知道了這個(gè)后我們還需要知道P(A)的值是多少，即檢查結(jié)果為陽(yáng)性的概率是多少？
那么P(A)如何結(jié)算的，可以看到陽(yáng)性概率我們可以轉(zhuǎn)換計(jì)算，即陽(yáng)性的檢查概率應(yīng)該等于患病的人檢查未陽(yáng)性的概率＋未患病的人檢查未陽(yáng)性的概率。
即P(A)＝P(A|B)*P(B)＋P(A|－B)*P(－B)
上面的公式可以轉(zhuǎn)換為P(B|A)=P(A|B)*P(B) / P(A)＝P(A|B)*P(B) / P(A|B)*P(B)＋P(A|－B)*P(－B)
P(A|－B)解釋起來(lái)就是，如果某人沒(méi)有患禽流感，但是檢查結(jié)果為陽(yáng)性的概率。P(A|B）－若某人已患禽流感，那么指標(biāo)A檢驗(yàn)結(jié)果為陽(yáng)性的概率為90%P(A|－B）－若某人未患禽流感，那么指標(biāo)A檢驗(yàn)結(jié)果為陽(yáng)性的概率為9%P(B)－禽流感的整體患病率為０.１％
知道了這幾個(gè)數(shù)據(jù)，我們同樣可以計(jì)算得出當(dāng)檢查結(jié)果為陽(yáng)性時(shí)候的患病概率。即貝葉斯公式最大的功勞是解決了兩個(gè)條件概率之間的關(guān)系和互求問(wèn)題。
對(duì)于中間的公式轉(zhuǎn)換我們也說(shuō)清楚了，當(dāng)要計(jì)算反向的條件概率的時(shí)候，你可以去找兩個(gè)獨(dú)立的先驗(yàn)概率，即Ａ發(fā)生的概率和Ｂ發(fā)生的概率。也可以只找一個(gè)先驗(yàn)概率，將另外一個(gè)概率轉(zhuǎn)換為非Ｂ情況下的條件概率。
貝葉斯理論的應(yīng)用場(chǎng)景很多，如在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的語(yǔ)義和詞法分析，知識(shí)聚類，互聯(lián)網(wǎng)垃圾郵件的過(guò)濾等，都可以基于貝葉斯理論為基礎(chǔ)，進(jìn)行條件概率的反向推倒。
類推學(xué)派-像什么就是什么
類比是推動(dòng)許多歷史上最偉大科學(xué)進(jìn)步的動(dòng)力。在這部分講了兩個(gè)算法，一個(gè)是最相鄰算法，一個(gè)是支持向量機(jī)，對(duì)于這兩個(gè)算法簡(jiǎn)單解釋如下：
何謂K近鄰算法，即K-NearestNeighbor algorithm，簡(jiǎn)稱KNN算法， K個(gè)最近的鄰居，當(dāng)K=1時(shí)，算法便成了最近鄰算法，即尋找最近的那個(gè)鄰居。也即是給定一個(gè)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，對(duì)新的輸入實(shí)例（或者說(shuō)是給定的數(shù)據(jù)集），在訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中找到與該實(shí)例（數(shù)據(jù)集）最鄰近的K個(gè)實(shí)例，這K個(gè)實(shí)例的多數(shù)屬于某個(gè)類，就把該輸入實(shí)例分類到這個(gè)類中。
對(duì)于最相鄰算法可以看到我們現(xiàn)在進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析中的聚合分析的時(shí)候經(jīng)常采用。
在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，支持向量機(jī)SVM(Support Vector Machine)是一個(gè)有監(jiān)督的學(xué)習(xí)模型，通常用來(lái)進(jìn)行模式識(shí)別、分類以及回歸分析。Vapnik等人在多年研究統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上對(duì)線性分類器提出了另一種設(shè)計(jì)最佳準(zhǔn)則。其原理也從線性可分說(shuō)起，然后擴(kuò)展到線性不可分的情況。甚至擴(kuò)展到使用非線性函數(shù)中去，這種分類器被稱為支持向量機(jī)（Support Vector Machine，簡(jiǎn)稱SVM）。支持向量機(jī)的提出有很深的理論背景。
支持向量機(jī)方法是在后來(lái)提出的一種新方法。
SVM的主要思想可以概括為兩點(diǎn)：⑴它是針對(duì)線性可分情況進(jìn)行分析，對(duì)于線性不可分的情況，通過(guò)使用非線性映射算法將低維輸入空間線性不可分的樣本轉(zhuǎn)化為高維特征空間使其線性可分，從而 使得高維特征空間采用線性算法對(duì)樣本的非線性特征進(jìn)行線性分析成為可能。
符號(hào)學(xué)派的核心，即所有的知識(shí)都可以用抽象的符號(hào)來(lái)表達(dá)，而我們認(rèn)知的過(guò)程即是對(duì)各種符號(hào)的加減乘除。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)傳統(tǒng)的數(shù)理化都可以理解為符號(hào)學(xué)派，即我們對(duì)世界現(xiàn)象的觀察都最終抽象為符號(hào)，同時(shí)由各種符號(hào)在組成一個(gè)個(gè)精確的模型，而這就是歸納和逆向演繹的過(guò)程。
當(dāng)然，有了前人的總結(jié)和歸納，后人往往只需要進(jìn)行演繹和應(yīng)用即可，即當(dāng)我們拿到輸入后只需要經(jīng)過(guò)這種模型計(jì)算最終就得到我們期望的輸出。
符號(hào)學(xué)派是精確模型，認(rèn)為世間現(xiàn)象是可以精確描述的，希望通過(guò)精確模型來(lái)解釋。而我們認(rèn)知的過(guò)程往往又是希望通過(guò)最少的現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)和歸納得出一個(gè)可以演繹所有現(xiàn)象的模型。那這里面就會(huì)有一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題，即：
由于所有現(xiàn)象沒(méi)辦法窮舉，導(dǎo)致我們最終得出的模型本身是錯(cuò)誤的，一個(gè)方法或定理只要有一個(gè)現(xiàn)象用以證謬，那就不會(huì)在成立，即使現(xiàn)在成立也很可能是我們沒(méi)有找到證謬的現(xiàn)象。
那這里面就有一個(gè)觀點(diǎn)，即：
從觀察現(xiàn)象-》進(jìn)行歸納-》提出假設(shè)，然后還需要對(duì)假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證，只有經(jīng)過(guò)進(jìn)一步被實(shí)驗(yàn)或其它演繹推理論證成立的假設(shè)才可能形成真正的科學(xué)模型指導(dǎo)后續(xù)實(shí)踐。
符號(hào)學(xué)派的另外一個(gè)重點(diǎn)就是if.. Then結(jié)構(gòu)，即如果輸入滿足什么條件，那么我們就可以應(yīng)用什么模型來(lái)解決我們面對(duì)的問(wèn)題，我們將這些規(guī)則和模型輸入到計(jì)算機(jī)中，那么計(jì)算機(jī)就可以基于預(yù)設(shè)的這些內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算和學(xué)習(xí)，或者連學(xué)習(xí)都談不上，只是計(jì)算機(jī)有了類似人一樣的知識(shí)庫(kù)和知識(shí)匹配模式。
那么在這種情況下就會(huì)變成算法和模型是已知的，匹配規(guī)則是已知的，計(jì)算機(jī)要做的就是等待輸入，通過(guò)匹配規(guī)則選擇最恰當(dāng)?shù)乃惴▉?lái)解決問(wèn)題。
符號(hào)學(xué)派核心邏輯是歸納和演繹推理，表達(dá)方式是通過(guò)符號(hào)的形式化表達(dá)。
從符號(hào)學(xué)派到聯(lián)結(jié)學(xué)派和進(jìn)化學(xué)派
這個(gè)理解清楚后再來(lái)看聯(lián)結(jié)學(xué)派和進(jìn)化學(xué)派，對(duì)于這兩個(gè)學(xué)派其實(shí)有很多的相似，但是都體現(xiàn)了學(xué)習(xí)的概念，即計(jì)算機(jī)的自我學(xué)習(xí)能力。而任何學(xué)習(xí)最基本的要求就是需要有訓(xùn)練集和測(cè)試集，同時(shí)需要有一個(gè)基本的模型框架結(jié)構(gòu)，通過(guò)學(xué)習(xí)只是對(duì)模塊框架里面的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
而這兩個(gè)學(xué)派的內(nèi)容可以看到基本都滿足上面的關(guān)鍵特征，即一開始我們并不知道精確模型究竟是如何的，而是需要通過(guò)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練才能得出精確模型。
對(duì)于聯(lián)結(jié)學(xué)派中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其核心支撐基礎(chǔ)是模擬大腦的神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，認(rèn)為神經(jīng)元存儲(chǔ)的僅僅是離散的知識(shí)點(diǎn)，而神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)往往才是最重要的，這和符號(hào)學(xué)派里面強(qiáng)調(diào)的單一符號(hào)是離散知識(shí)點(diǎn)，而通過(guò)符號(hào)形成的最終認(rèn)知模型才是最重要的。
對(duì)于遺傳學(xué)派中的遺傳算法，則是模擬達(dá)爾文生物進(jìn)化論的自然選擇和遺傳學(xué)機(jī)理的生物進(jìn)化過(guò)程的計(jì)算模型，是一種通過(guò)模擬自然進(jìn)化過(guò)程搜索最優(yōu)解的方法。遺傳算法的關(guān)鍵是適應(yīng)度函數(shù)，因此遺傳算法持續(xù)迭代就是不斷的逼近到我們期望的達(dá)到目標(biāo)的適應(yīng)度。
對(duì)于遺傳算法可以進(jìn)一步總結(jié)為不斷提升適應(yīng)度的過(guò)程，而首先則需要通過(guò)編碼后形成一個(gè)初始化的種群，通過(guò)適應(yīng)函數(shù)去考核每個(gè)基因的生存能力，然后選擇交叉變異去實(shí)現(xiàn)進(jìn)化，搜索出種群的近似最優(yōu)解。
其關(guān)鍵步驟即：
初始化種群-》適應(yīng)選擇-》交叉變異-》適應(yīng)度選擇-》持續(xù)迭代。
對(duì)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一定需要大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，而對(duì)于遺傳算法類似啟發(fā)式持續(xù)迭代搜索最優(yōu)解的過(guò)程，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有大的框架和模型結(jié)構(gòu)，而遺傳算法即使最終得出最優(yōu)解往往也并沒(méi)有實(shí)際從邏輯上去解釋的模型結(jié)構(gòu)。
對(duì)于貝葉斯學(xué)派我更愿意理解為大數(shù)據(jù)環(huán)境下的統(tǒng)計(jì)學(xué)思維學(xué)派，這個(gè)學(xué)派的產(chǎn)生具有重點(diǎn)顛覆性的意義，即從精確到概率，從確定到不確定，從小范圍抽樣到全集，從輸入+模型=》輸出變化到輸入+輸出=》模型，從原因到結(jié)果發(fā)展到能夠從結(jié)果逆向分析原因。所有這些內(nèi)容都在貝葉斯學(xué)派完成。
對(duì)于這部分內(nèi)容和演講過(guò)程在吳軍博士的《智能時(shí)代》這本書解釋的相當(dāng)清楚，即：
機(jī)械思維（傳統(tǒng)的符號(hào)學(xué)派）完全建立在確定性的基礎(chǔ)上，而信息論則完全相反，建立在不確定性（假設(shè)）基礎(chǔ)上，要消息不確定性就必須引入信息。
于是我們的思維邏輯發(fā)生進(jìn)一步變化，即從機(jī)械思維到大數(shù)據(jù)思維的轉(zhuǎn)變。
復(fù)雜時(shí)間很難找到確定性和因果關(guān)系-》因此用不確定性眼光看待世界-》把智能問(wèn)題轉(zhuǎn)化為消除不確定性的問(wèn)題-》找到消除相應(yīng)不確定性的信息(或者說(shuō)大量具有相關(guān)性的數(shù)據(jù)可以幫助我們消除這種不確定性)。
這里面有一個(gè)關(guān)鍵，即我們通過(guò)輸入-》算法-》輸出，這個(gè)算法并不是可以精確表達(dá)的，或者你都不清楚究竟這個(gè)算法是什么，也不能用符號(hào)精確描述，但是這個(gè)算法卻從統(tǒng)計(jì)學(xué)思維上最終給了你最有價(jià)值的輸出。
我們不斷在找尋終極算法，但是面對(duì)世界的復(fù)雜性，越是采用符號(hào)學(xué)派的思路越難真正找到一個(gè)可以解釋所有現(xiàn)象的精確模型，而面對(duì)這種復(fù)雜和不確定性，在有了大量歷史數(shù)據(jù)積累的情況下，真正該有的思路即用大數(shù)據(jù)思維看待這種不確定性，去尋找能夠消除這種不確定性的最優(yōu)算法，而這個(gè)算法本身又是計(jì)算機(jī)有了人工智能后不斷的自我學(xué)習(xí)，訓(xùn)練和進(jìn)化而來(lái)的。
前面談到的吳軍老師的《智能時(shí)代》，對(duì)里面和算法和學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容整理：
我們認(rèn)識(shí)世界的方式是如何的？
這是這本書帶來(lái)的第二個(gè)有價(jià)值的點(diǎn)，即我們認(rèn)識(shí)世界的方式一直在轉(zhuǎn)變，人類不斷的在采集信息，又將信息轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)，再將知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)檎J(rèn)識(shí)和改造世界的方法論。人類文明的過(guò)程可以簡(jiǎn)化為：
獲取數(shù)據(jù)-》分析數(shù)據(jù)-》建立模型-》預(yù)測(cè)未知
而在古希臘和古羅馬文明時(shí)代，這里面有出現(xiàn)兩個(gè)點(diǎn)：
其一是模型可能是錯(cuò)的或者被復(fù)雜化，其原因是我們建立模型前由于我們認(rèn)知局限，導(dǎo)致建立的假設(shè)本身就是錯(cuò)的？例如托勒密的天體運(yùn)行軌道模型，基于地心說(shuō)+圓形軌道假設(shè)建立；
其二是我們的模型是定性的，即我們很難有抽象的數(shù)學(xué)公式，并定量的去描述一個(gè)模型。而這些形成形成科學(xué)體系，要到近代科學(xué)家牛頓。
牛頓最直接的貢獻(xiàn)，在于他用簡(jiǎn)單而優(yōu)美的數(shù)學(xué)公式破解了自然之謎，其發(fā)表的巨著《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》中，用簡(jiǎn)單公式破解了宇宙萬(wàn)物運(yùn)行規(guī)律，其偉大成就就是宣告了科學(xué)時(shí)代的來(lái)臨。
那么在這個(gè)階段最核心的就是機(jī)械思維，這種思維的核心包括了三點(diǎn)：
其一是世界變化是有規(guī)律可循的其二是規(guī)律本身是有確定性可循的，并且可以用數(shù)學(xué)公式來(lái)精確表達(dá)；其三是這些規(guī)律可以用到未知領(lǐng)域指導(dǎo)實(shí)踐，改造自然。
從這三點(diǎn)核心上也可以看到機(jī)械思維在前面幾次工業(yè)革命上帶來(lái)的巨大推動(dòng)作用和價(jià)值。
有果必有因，有現(xiàn)象必能找到確定性，有確定性必能用精確模型描述。
但是機(jī)械思維發(fā)展中出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題，即有些時(shí)候我們沒(méi)有辦法做到精確建模，這本身又有兩個(gè)原因，其一是對(duì)目標(biāo)Y造成影響的X因子太多，無(wú)法窮舉和認(rèn)知全；其二是我們測(cè)量系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)采集不全和測(cè)量不準(zhǔn)。這些都對(duì)我們確定性思維造成挑戰(zhàn)。
解決該問(wèn)題本身又有兩種思路：
其一是概率和統(tǒng)計(jì)其二是對(duì)信息不確定性的量化表達(dá)-信息論和信息熵（香農(nóng)）。
機(jī)械思維完全建立在確定性的基礎(chǔ)上，而信息論則完全相反，建立在不確定性（假設(shè)）基礎(chǔ)上，要消息不確定性就必須引入信息。于是我們的思維邏輯發(fā)生進(jìn)一步變化，即從機(jī)械思維到大數(shù)據(jù)思維的轉(zhuǎn)變。
復(fù)雜時(shí)間很難找到確定性和因果關(guān)系-》因此用不確定性眼光看待世界-》把智能問(wèn)題轉(zhuǎn)化為消除不確定性的問(wèn)題-》找到消除相應(yīng)不確定性的信息(或者說(shuō)大量具有相關(guān)性的數(shù)據(jù)可以幫助我們消除這種不確定性)。
而這些大量的具備相關(guān)性的數(shù)據(jù)，則滿足我們普遍定義的大數(shù)據(jù)3V特征
數(shù)據(jù)量足夠大：足夠大才能夠消除不確定性多維度：多維度更加容易分析互信息和相關(guān)性數(shù)據(jù)完備性：防止原來(lái)采用的概率或抽樣方法帶來(lái)的小概率事件影響。
先根據(jù)相關(guān)性解決問(wèn)題和改進(jìn)目標(biāo)-》在認(rèn)知水平達(dá)到后自然會(huì)進(jìn)一步探索相關(guān)背后的因果。
為何大數(shù)據(jù)變革發(fā)生在今天？
為了解決不確定性問(wèn)題，就需要足夠大量的數(shù)據(jù)，同時(shí)保證數(shù)據(jù)的完備性。而隨著存儲(chǔ)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，傳感網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展，我們獲取數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)都更加容易。數(shù)據(jù)雖然出現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，但是我們已經(jīng)有能力和手段進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，存儲(chǔ)，分析挖掘。
數(shù)據(jù)挖掘里面有個(gè)重點(diǎn)又是影響智能革命的機(jī)械學(xué)習(xí)和人工智能。
今天廣泛使用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，最大熵模型，邏輯回歸等理論早在40年前就已經(jīng)成熟，但是一直沒(méi)有受到太大重視，直到2021年Google創(chuàng)造了奇跡的阿爾法狗，其訓(xùn)練算法就是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
機(jī)器學(xué)習(xí)的過(guò)程無(wú)一例外是一個(gè)不斷迭代，不斷進(jìn)步的過(guò)程。專業(yè)術(shù)語(yǔ)就是期望值最大化，只要事先確定一個(gè)目標(biāo)，這些算法就會(huì)不斷的優(yōu)化目標(biāo)，讓他越來(lái)越接近真實(shí)的情況。那機(jī)器學(xué)習(xí)的三個(gè)核心要素即：
數(shù)據(jù)量， 模型復(fù)雜度，迭代次數(shù)+學(xué)習(xí)深度層次
借助大數(shù)據(jù)和并行計(jì)算技術(shù)，可以看到三個(gè)問(wèn)題都可以很好解決，對(duì)于大數(shù)據(jù)量下我們也可以采用復(fù)雜模型進(jìn)行深度學(xué)習(xí)并創(chuàng)造奇跡。對(duì)于阿爾法狗的勝利即可以看到大量歷史數(shù)據(jù)棋譜的輸入，更加復(fù)雜的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以及通過(guò)大規(guī)模并行解決解決學(xué)習(xí)深度和迭代次數(shù)問(wèn)題。
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