安徽大学高级人工智能课件.ppt

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1、人工智能ArtificialIntelligence10/6/20211安徽大学计算机科学与技术学院第六章机器学习6.1机器学习的定义、研究意义与发展历史6.2机器学习的主要策略与基本结构6.3–6.7几种常用的学习方法6.8知识发现6.9小结10/6/20212安徽大学计算机科学与技术学院6.1机器学习的定义和发展历史6.1.1机器学习的定义机器学习的定义顾名思义,机器学习是研究如何使用机器来模拟人类学习活动的一门学科。稍为严格的提法是：机器学习是一门研究机器获取新知识和新技能,并识别现有知识的

2、学问。10/6/20213安徽大学计算机科学与技术学院6.1.2机器学习的发展史机器学习的发展分为4个时期第一阶段是在50年代中叶到60年代中叶，属于热烈时期。无知识、自组织、自适应、修改参数第二阶段在60年代中叶至70年代中叶，被称为机器学习的冷静时期。消解，归纳学习第三阶段从70年代中叶至80年代中叶，称为复兴时期。示例学习机器学习的最新阶段始于1986年。网络、遗传、挖掘10/6/20214安徽大学计算机科学与技术学院机器学习进入新阶段的表现机器学习已成为新的边缘学科并在高校形成课程。综合各

3、种学习方法机器学习与人工智能问题的统一性观点正在形成。各种学习方法的应用范围不断扩大。数据挖掘和知识发现的研究已形成热潮。与机器学习有关的学术活动空前活跃。10/6/20215安徽大学计算机科学与技术学院6.2机器学习的主要策略和基本结构6.2.1机器学习的主要策略按照学习中使用推理的多少，机器学习所采用的策略大体上可分为4种———机械学习、通过传授学习、类比学习和通过事例学习。机械学习传授学习类比学习系统通过事例学习10/6/20216安徽大学计算机科学与技术学院6.2.2机器学习系统的基本结构

4、1.学习系统的基本结构学习执行图6.1学习系统的基本结构环境知识库10/6/20217安徽大学计算机科学与技术学院2.影响学习系统设计的要素影响学习系统设计的最重要因素是环境向系统提供的信息，或者更具体地说是信息的质量。知识库是影响学习系统设计的第二个因素。知识的表示有特征向量、一阶逻辑语句、产生式规则、语义网络和框架等多种形式。10/6/20218安徽大学计算机科学与技术学院6.3机械学习1.机械学习模式机械学习是最简单的学习方法。机械学习就是记忆，即把新的知识存储起来，供需要时检索调用，而不需

5、要计算和推理。它是一种最基本的学习过程。(X1,X2,…,Xn)→(Y1,Y2,…,Yp)((X1,X2,…,Xn),(Y1,Y2,…,Yp))10/6/20219安徽大学计算机科学与技术学院存储计算推导归纳算法与理论机械记忆搜索规则图6.2数据化简级别图Lenat，Hayes-Roth，和Klahr等人于1979年关于机械学习提出一种有趣的观点，见图6.2。10/6/202110安徽大学计算机科学与技术学院2.机械学习的主要问题存储组织信息：要采用适当的存储方式，使检索速度尽可能地快。环境的稳定

6、性与存储信息的适用性问题：机械学习系统必须保证所保存的信息适应于外界环境变化的需要。存储与计算之间的权衡：对于机械学习来说很重要的一点是它不能降低系统的效率。10/6/202111安徽大学计算机科学与技术学院6.4归纳学习归纳学习（inductionlearning）是应用归纳推理进行学习的一种方法。根据归纳学习有无教师指导，可把它分为示例学习和观察与发现学习。6.4.1归纳学习的模式和规则1.归纳学习的模式解释过程实例空间规则空间规划过程10/6/202112安徽大学计算机科学与技术学院6.4归

7、纳学习2.归纳概括规则变型(版本)空间(VersionSpace)取消部分条件(去合取)Suit(C,clubs)Rank(C,7)→草花Suit(C,clubs)→草花放松条件(加析取)Suit(C1,clubs)Rank(C1,7)→草花(Suit(C1,clubs)Rank(C1,7))(Suit(C2,clubs)Rank(C2,8))→草花10/6/202113安徽大学计算机科学与技术学院6.4归纳学习2.归纳概括规则变型空间(VersionSpace)沿概念树上塑(个别到一般

8、)Suit(C1,clubs)Rank(C1,9)→草花………………Suit(Cn,clubs)Rank(Cn,3)→草花Suit(Cm,clubs)Rank(Cm,J)→草花Suit(C,clubs)Rank(C,[L=S])→草花形成闭合区域Youth(P1,18)→青年；Youth(P2,25)→青年Youth(P,[18，25])→青年将常量转换为变量Suit(C,clubs)Rank(C,7)→草花Suit(C,clubs)Rank(C,x)→草花10/6/2