人工智能原理及应用 教学课件 作者 罗 兵 第6章 机器学习.ppt

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1、人工智能原理及应用第6章机器学习二零一二年元月AI&itsApplications机器学习机器学习就是计算机自动获取知识，它是知识工程的3个分支（知识获取、知识表示、知识使用）之一，机器学习是人工智能应用的一个重要领域，也是人工智能的核心研究课题之一。它是解决机器的知识拥有量从而使机器具有智能的根本途径。第6章主要内容6.1机器学习概述6.2机械学习6.3归纳学习6.4解释学习6.5类比学习6.6决策树学习6.7神经网络学习6.1机器学习概述6.1.1机器学习的概念6.1.2研究机器学习的意义6.1.3机器学习的发展过程6.1.4机器学习的主要策略6.1机器学习概述6.1.1机器学习的概念1

2、．学习的概念学习是系统改善其性能的过程学习就是知识获取学习是对客观经验表示的构造或修改学习是事物规律的发现过程6.1机器学习概述6.1.1机器学习的概念2．机器学习的概念关于机器学习的研究主要集中在：认知模拟：要通过对人类学习机理的研究和模拟，从根本上解决机器学习方面存在的种种问题。理论性分析：要从理论上探索各种可能的学习方法，并建立起独立于具体应用领域的学习算法。面向任务的研究：要根据特定任务的要求，建立相应的学习系统。6.1机器学习概述6.1.2研究机器学习的意义机器学习速度快便于知识积累学习结果易于传播6.1机器学习概述6.1.3机器学习的发展过程1．神经元模型和决策理论的研究2．符号

3、概念获取研究3．知识增强和论域专用学习研究4．连接学习研究6.1机器学习概述6.1.4机器学习的主要策略（1）机械学习——外界输入知识的表示方式与系统内部表示方式完全一致，不需要任何处理和变换。（2）传授学习——外界输入知识的表达方式与系统内部表达方式不完全一致，系统在接受外部知识时，需要一点推理、翻译和转化工作。（3）演绎学习——学习系统由给定的知识进行演绎的保真推理，并存储有用的结论。（4）归纳学习——应用归纳推理进行学习的一类学习方法。（5）类比学习——在遇到新的问题时，可以学习以前解决过的类似问题的解决办法，来解决当前的问题。6.2机械学习6.2.1机械学习的过程6.2.2机械学习系

4、统要考虑的问题6.2机械学习机械学习（RoteLearning）又称为记忆学习或死记硬背学习。这种学习方式直接记忆或存储环境提供的新知识，并在以后通过对知识库的检索来直接使用这些知识，而不再需要进行任何的计算和推导。6.2机械学习6.2.1机械学习的过程机械学习的过程为：执行机构每解决一个问题，系统就记住这个问题和它的解。可以把执行机构抽象地看成某一函数F，该函数的输入是(x1,x2,…,xn)，经推导计算后输出为(y1,y2,…,ym)，如果经过评价得知该计算是正确的，则就把联想对[(x1,x2,…,xn),(y1,y2,…,ym)]存入知识库中，在以后需要计算F(x1,x2,…,xn)时

5、，系统的执行机构就直接从知识库中把(y1,y2,…,ym)检索出来，而不需要再重复进行计算。6.2机械学习6.2.2机械学习系统要考虑的问题（1）存储结构——只有当对知识库的检索所用时间少于重新计算所用时间时，这种机械学习才有实用价值。（2）环境的稳定性和存储信息的适用性——使用记忆学习时，总是认为保存的知识或信息以后仍然有效。如果环境变化快，保存的知识或信息就会失效而不能再使用。（3）存储与计算的权衡——在解决一个新的问题时，是利用知识库中巳存储的信息还是进行重新计算，则要权衡比较二者的代价。6.3归纳学习6.3.1示例学习6.3.2观察与发现学习6.3归纳学习归纳学习（Inductive

6、Learning）是指以归纳推理为基础的学习，它是机器学习中研究得较多的一种学习类型，其任务是要从关于某个概念的一系列已知的正例和反例中归纳出一个一般的概念描述。根据学习过程有无导师指导，归纳学习可分为示例学习和观察与发现学习。6.3归纳学习6.3.1示例学习示例学习（LearningfromExamples）也称为实例学习，它是一种从具体示例中导出一般性知识的归纳学习方法。这种学习方法给学习者提供某一概念的一组正例和反例，学习者从这些例子中归纳出一个总的概念描述，并使这个描述适合于所有的正例，排除所有的反例。6.3归纳学习6.3.1示例学习1．示例学习的类型（1）按例子的来源分类①例子来源

7、于教师的示例学习②例子来源于学习者本身的示例学习③例子来源于学习者以外的外部环境的示例学习（2）按可用例子的类型分类①仅利用正例的示例学习②利用正例和反例的示例学习6.3归纳学习6.3.1示例学习2．示例学习的模型（1）示例空间——是我们向系统提供的示教例子的集合。（2）解释过程——从搜索到的示例中抽象出所需的信息，并对这些信息进行综合、归纳，形成一般性的知识。（3）规则空间——事物所具有的各种规律的集合。（