在人工智能發(fā)展中，離不開(kāi)三個(gè)關(guān)鍵詞：算法、大數(shù)據(jù)、計(jì)算能力。

算法作為人工智能的核心內(nèi)容之一，直接影響系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，算法的優(yōu)劣不僅影響了人工智能的發(fā)展，同時(shí)也決定了人工智能未來(lái)走向。

而在這一過(guò)程中，哪些算法影響了人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展？跟隨OFweek維科網(wǎng)編輯一起來(lái)看看吧。

1．線(xiàn)性回歸

線(xiàn)性回歸是利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)中回歸分析，來(lái)確定兩種或兩種以上變量間相互依賴(lài)的定量關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)分析方法，運(yùn)用十分廣泛。其表達(dá)形式為y ＝ w＇x＋e，e為誤差服從均值為0的正態(tài)分布。

回歸分析中，只包括一個(gè)自變量和一個(gè)因變量，且二者的關(guān)系可用一條直線(xiàn)近似表示，這種回歸分析稱(chēng)為一元線(xiàn)性回歸分析。如果回歸分析中包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的自變量，且因變量和自變量之間是線(xiàn)性關(guān)系，則稱(chēng)為多元線(xiàn)性回歸分析。

線(xiàn)性回歸是回歸分析中第一種經(jīng)過(guò)嚴(yán)格研究并在實(shí)際應(yīng)用中廣泛使用的類(lèi)型。這是因?yàn)榫€(xiàn)性依賴(lài)于其未知參數(shù)的模型比非線(xiàn)性依賴(lài)于其未知參數(shù)的模型更容易擬合，而且產(chǎn)生的估計(jì)的統(tǒng)計(jì)特性也更容易確定。

線(xiàn)性回歸模型經(jīng)常用最小二乘逼近來(lái)擬合，但他們也可能用別的方法來(lái)擬合，比如用最小化“擬合缺陷”在一些其他規(guī)范里（比如最小絕對(duì)誤差回歸），或者在橋回歸中最小化最小二乘損失函數(shù)的懲罰．相反，最小二乘逼近可以用來(lái)擬合那些非線(xiàn)性的模型．因此，盡管“最小二乘法”和“線(xiàn)性模型”是緊密相連的，但他們是不能劃等號(hào)的。

2．邏輯回歸

logistic回歸又稱(chēng)logistic回歸分析，是一種廣義的線(xiàn)性回歸分析模型，常用于數(shù)據(jù)挖掘，疾病自動(dòng)診斷，經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)等領(lǐng)域。例如，探討引發(fā)疾病的危險(xiǎn)因素，并根據(jù)危險(xiǎn)因素預(yù)測(cè)疾病發(fā)生的概率等。以胃癌病情分析為例，選擇兩組人群，一組是胃癌組，一組是非胃癌組，兩組人群必定具有不同的體征與生活方式等。因此因變量就為是否胃癌，值為“是”或“否”，自變量就可以包括很多了，如年齡、性別、飲食習(xí)慣、幽門(mén)螺桿菌感染等。自變量既可以是連續(xù)的，也可以是分類(lèi)的。然后通過(guò)logistic回歸分析，可以得到自變量的權(quán)重，從而可以大致了解到底哪些因素是胃癌的危險(xiǎn)因素。同時(shí)根據(jù)該權(quán)值可以根據(jù)危險(xiǎn)因素預(yù)測(cè)一個(gè)人患癌癥的可能性。

logistic回歸是一種廣義線(xiàn)性回歸（generalized linear model），因此與多重線(xiàn)性回歸分析有很多相同之處。它們的模型形式基本上相同，都具有 w‘x＋b，其中w和b是待求參數(shù)，其區(qū)別在于他們的因變量不同，多重線(xiàn)性回歸直接將w‘x＋b作為因變量，即y ＝w‘x＋b，而logistic回歸則通過(guò)函數(shù)L將w‘x＋b對(duì)應(yīng)一個(gè)隱狀態(tài)p，p ＝L（w‘x＋b），然后根據(jù)p 與1－p的大小決定因變量的值。如果L是logistic函數(shù)，就是logistic回歸，如果L是多項(xiàng)式函數(shù)就是多項(xiàng)式回歸。

logistic回歸的因變量可以是二分類(lèi)的，也可以是多分類(lèi)的，但是二分類(lèi)的更為常用，也更加容易解釋?zhuān)囝?lèi)可以使用softmax方法進(jìn)行處理。實(shí)際中最為常用的就是二分類(lèi)的logistic回歸。

3．決策樹(shù)

決策樹(shù)（Decision Tree）是在已知各種情況發(fā)生概率的基礎(chǔ)上，通過(guò)構(gòu)成決策樹(shù)來(lái)求取凈現(xiàn)值的期望值大于等于零的概率，評(píng)價(jià)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，判斷其可行性的決策分析方法，是直觀(guān)運(yùn)用概率分析的一種圖解法。由于這種決策分支畫(huà)成圖形很像一棵樹(shù)的枝干，故稱(chēng)決策樹(shù)。在機(jī)器學(xué)習(xí)中，決策樹(shù)是一個(gè)預(yù)測(cè)模型，他代表的是對(duì)象屬性與對(duì)象值之間的一種映射關(guān)系。Entropy ＝ 系統(tǒng)的凌亂程度，使用算法ID3， C4．5和C5．0生成樹(shù)算法使用熵。這一度量是基于信息學(xué)理論中熵的概念。

決策樹(shù)是一種樹(shù)形結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)屬性上的測(cè)試，每個(gè)分支代表一個(gè)測(cè)試輸出，每個(gè)葉節(jié)點(diǎn)代表一種類(lèi)別。

分類(lèi)樹(shù)（決策樹(shù)）是一種十分常用的分類(lèi)方法。它是一種監(jiān)督學(xué)習(xí)，所謂監(jiān)督學(xué)習(xí)就是給定一堆樣本，每個(gè)樣本都有一組屬性和一個(gè)類(lèi)別，這些類(lèi)別是事先確定的，那么通過(guò)學(xué)習(xí)得到一個(gè)分類(lèi)器，這個(gè)分類(lèi)器能夠?qū)π鲁霈F(xiàn)的對(duì)象給出正確的分類(lèi)。這樣的機(jī)器學(xué)習(xí)就被稱(chēng)之為監(jiān)督學(xué)習(xí)。

4．支持向量機(jī)

支持向量機(jī)（Support Vector Machine， SVM）是一類(lèi)按監(jiān)督學(xué)習(xí)（supervised learning）方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二元分類(lèi)的廣義線(xiàn)性分類(lèi)器（generalized linear classifier），其決策邊界是對(duì)學(xué)習(xí)樣本求解的最大邊距超平面（maximum－margin hyperplane） 。

SVM使用鉸鏈損失函數(shù)（hinge loss）計(jì)算經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)（empirical risk）并在求解系統(tǒng)中加入了正則化項(xiàng)以?xún)?yōu)化結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)（structural risk），是一個(gè)具有稀疏性和穩(wěn)健性的分類(lèi)器 。SVM可以通過(guò)核方法（kernel method）進(jìn)行非線(xiàn)性分類(lèi)，是常見(jiàn)的核學(xué)習(xí)（kernel learning）方法之一 。

SVM被提出于1964年，在二十世紀(jì)90年代后得到快速發(fā)展并衍生出一系列改進(jìn)和擴(kuò)展算法，在人像識(shí)別、文本分類(lèi)等模式識(shí)別（pattern recognition）問(wèn)題中有得到應(yīng)用。

5．樸素貝葉斯

樸素貝葉斯分類(lèi)是一種十分簡(jiǎn)單的分類(lèi)算法：對(duì)于給出的待分類(lèi)項(xiàng)，求解在此項(xiàng)出現(xiàn)的條件下各個(gè)類(lèi)別出現(xiàn)的概率，哪個(gè)最大，就認(rèn)為此待分類(lèi)項(xiàng)屬于哪個(gè)類(lèi)別。

樸素貝葉斯分類(lèi)分為三個(gè)階段，1．根據(jù)具體情況確定特征屬性，并對(duì)每個(gè)特征屬性進(jìn)行適當(dāng)劃分，形成訓(xùn)練樣本集合2．計(jì)算每個(gè)類(lèi)別在訓(xùn)練樣本中的出現(xiàn)頻率及每個(gè)特征屬性劃分對(duì)每個(gè)類(lèi)別的條件概率估計(jì)3．使用分類(lèi)器對(duì)待分類(lèi)項(xiàng)進(jìn)行分類(lèi)。

6．K近鄰

K緊鄰算法的核心是未標(biāo)記樣本的類(lèi)別，計(jì)算待標(biāo)記樣本和數(shù)據(jù)集中每個(gè)樣本的距離，取距離最近的k個(gè)樣本。待標(biāo)記的樣本所屬類(lèi)別就由這k個(gè)距離最近的樣本投票產(chǎn)生，給定其測(cè)試樣本，基于某種距離度量找出訓(xùn)練集中與其最靠近的k個(gè)訓(xùn)練樣本，然后基于這k個(gè)“鄰居”的信息來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

K緊鄰算法準(zhǔn)確性高，對(duì)異常值和噪聲有較高的容忍度，但計(jì)算量較大，對(duì)內(nèi)存的需求也較大。該算法主要應(yīng)用于文本分類(lèi)、模式識(shí)別、圖像及空間分類(lèi)。

7．聚類(lèi)算法

聚類(lèi)算法是機(jī)器學(xué)習(xí)中涉及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分組的一種算法。在給定的數(shù)據(jù)集中，我們可以通過(guò)聚類(lèi)算法將其分成一些不同的組。應(yīng)用中科利用聚類(lèi)分析，通過(guò)將數(shù)據(jù)分組可以比較清晰的獲取到數(shù)據(jù)信息。該算法讓數(shù)據(jù)變得有意義，但存在結(jié)果難以解讀，針對(duì)不尋常的數(shù)據(jù)組，結(jié)果可能無(wú)用。

在商業(yè)領(lǐng)域中，聚類(lèi)可以幫助市場(chǎng)分析人員從消費(fèi)者數(shù)據(jù)庫(kù)中區(qū)分出不同的消費(fèi)群體來(lái)，并且概括出每一類(lèi)消費(fèi)者的消費(fèi)模式或者說(shuō)習(xí)慣。

8．隨機(jī)森林

隨機(jī)森林是一種有監(jiān)督學(xué)習(xí)算法，基于決策樹(shù)為學(xué)習(xí)器的集成學(xué)習(xí)算法。隨機(jī)森林非常簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)也很小，但是它在分類(lèi)和回歸上表現(xiàn)出非常驚人的性能，因此，隨機(jī)森林被譽(yù)為“代表集成學(xué)習(xí)技術(shù)水平的方法”。

隨機(jī)森林擁有廣泛的應(yīng)用前景，從市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)到醫(yī)療保健保險(xiǎn)，既可以用來(lái)做市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)模擬的建模，統(tǒng)計(jì)客戶(hù)來(lái)源，保留和流失，也可用來(lái)預(yù)測(cè)疾病的風(fēng)險(xiǎn)和病患者的易感性。

9．降維算法

降維法（method of reduction dimensions）是一類(lèi)優(yōu)選方法，用低維的概念去類(lèi)比高維的概念．將高維的圖形轉(zhuǎn)化為低維的圖形的方法。縱橫對(duì)折法、等高線(xiàn)法、平行線(xiàn)法等都是降維法。

降維法是把一個(gè)多因素問(wèn)題轉(zhuǎn)化成一個(gè)較少因素（降低問(wèn)題的維數(shù)）問(wèn)題，而且較容易進(jìn)行合理安排，找到最優(yōu)點(diǎn)或近似最優(yōu)點(diǎn)，以期達(dá)到滿(mǎn)意的試驗(yàn)結(jié)果的方法。主要類(lèi)型有縱橫對(duì)折法、等高線(xiàn)法和平行線(xiàn)法。

10．AdaBoost

Adaboost是一種迭代算法，其核心思想是針對(duì)同一個(gè)訓(xùn)練集訓(xùn)練不同的分類(lèi)器（弱分類(lèi)器），然后把這些弱分類(lèi)器集合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)更強(qiáng)的最終分類(lèi)器（強(qiáng)分類(lèi)器）。

Boosting，也稱(chēng)為增強(qiáng)學(xué)習(xí)或提升法，是一種重要的集成學(xué)習(xí)技術(shù)，能夠?qū)㈩A(yù)測(cè)精度僅比隨機(jī)猜度略高的弱學(xué)習(xí)器增強(qiáng)為預(yù)測(cè)精度高的強(qiáng)學(xué)習(xí)器，這在直接構(gòu)造強(qiáng)學(xué)習(xí)器非常困難的情況下，為學(xué)習(xí)算法的設(shè)計(jì)提供了一種有效的新思路和新方法。作為一種元算法框架，Boosting幾乎可以應(yīng)用于所有目前流行的機(jī)器學(xué)習(xí)算法以進(jìn)一步加強(qiáng)原算法的預(yù)測(cè)精度，應(yīng)用十分廣泛，產(chǎn)生了極大的影響。而AdaBoost正是其中最成功的代表，被評(píng)為數(shù)據(jù)挖掘十大算法之一。

在AdaBoost提出至今的十幾年間，機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的諸多知名學(xué)者不斷投入到算法相關(guān)理論的研究中去，扎實(shí)的理論為AdaBoost算法的成功應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。AdaBoost的成功不僅僅在于它是一種有效的學(xué)習(xí)算法，還在于1）它讓Boosting從最初的猜想變成一種真正具有實(shí)用價(jià)值的算法；2）算法采用的一些技巧，如：打破原有樣本分布，也為其他統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)算法的設(shè)計(jì)帶來(lái)了重要的啟示；3）相關(guān)理論研究成果極大地促進(jìn)了集成學(xué)習(xí)的發(fā)展。

對(duì)adaBoost算法的研究以及應(yīng)用大多集中于分類(lèi)問(wèn)題，同時(shí)也出現(xiàn)了一些在回歸問(wèn)題上的應(yīng)用。就其應(yīng)用adaBoost系列主要解決了： 兩類(lèi)問(wèn)題、多類(lèi)單標(biāo)簽問(wèn)題、多類(lèi)多標(biāo)簽問(wèn)題、大類(lèi)單標(biāo)簽問(wèn)題、回歸問(wèn)題。它用全部的訓(xùn)練樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)。

小結(jié)

算法是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域最重要的基石之一，當(dāng)下需要處理的信息量是呈指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)，每人每天都會(huì)創(chuàng)造出大量數(shù)據(jù)，無(wú)論是三維圖形、海量數(shù)據(jù)處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、語(yǔ)音識(shí)別，都需要極大的計(jì)算量，在AI時(shí)代越來(lái)越多的挑戰(zhàn)需要靠卓越的算法來(lái)解決。

責(zé)任編輯：xj