這是一本介紹機(jī)器學(xué)習(xí)的書(shū)，按常理來(lái)說(shuō)，我應(yīng)該首先介紹學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)的重要性�？墒牵�有必要嗎？我記得約五年前，機(jī)器學(xué)習(xí)還是一個(gè)很有科幻色彩的術(shù)語(yǔ)，而現(xiàn)在技術(shù)學(xué)習(xí)圈幾乎整版都換成了機(jī)器學(xué)習(xí)的各種模型，國(guó)內(nèi)很多大學(xué)已經(jīng)開(kāi)始設(shè)立人工智能專(zhuān)業(yè)，機(jī)器學(xué)習(xí)當(dāng)仁不讓地成為核心課程。據(jù)說(shuō)相關(guān)學(xué)者已經(jīng)將該知識(shí)編制成課本，即將走入中學(xué)課堂。機(jī)器學(xué)習(xí)的火熱，連帶著讓長(zhǎng)年不溫不火的Python語(yǔ)言也借機(jī)異軍突起，甚至掀起一陣Python語(yǔ)言的學(xué)習(xí)熱潮。機(jī)器學(xué)習(xí)已經(jīng)成為“技術(shù)宅”的一種必備技能，因此，實(shí)在沒(méi)必要再占篇幅介紹它的重要性。
但是，學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)的路途是坎坷和顛簸的，唯一不缺的就是讓你半途而廢的借口。機(jī)器學(xué)習(xí)今日的成就是站在巨人的肩膀上取得的，因此，當(dāng)你終于下定決心學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)時(shí)，很多人會(huì)給你開(kāi)出一串長(zhǎng)長(zhǎng)的學(xué)習(xí)清單：機(jī)器學(xué)習(xí)涉及大量向量和矩陣運(yùn)算，所以線(xiàn)性代數(shù)是肯定要學(xué)的；機(jī)器學(xué)習(xí)的很多模型算法都以統(tǒng)計(jì)知識(shí)作為背景，所以統(tǒng)計(jì)學(xué)和概率論也是必修的；許多重要環(huán)節(jié)依賴(lài)微分運(yùn)算，那本好久不看的《高等數(shù)學(xué)》是不是到了重出江湖的時(shí)候了？
想想看，如果告訴你學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)，首先得把《線(xiàn)性代數(shù)》《概率統(tǒng)計(jì)》《高等數(shù)學(xué)》統(tǒng)統(tǒng)翻一遍，然后你才只是剛剛摸到學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)的起跑線(xiàn)，如果不擅長(zhǎng)數(shù)學(xué)，你得需要多大的毅力才能堅(jiān)持下來(lái)，把機(jī)器學(xué)習(xí)學(xué)明白？
真的很難，如果開(kāi)始學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)時(shí)我就知道后面會(huì)承受這么多“痛苦”，也許我根本就不會(huì)開(kāi)始。特別是如果你也是利用業(yè)余時(shí)間來(lái)自學(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)，那么真的稱(chēng)得上煎熬：當(dāng)你已經(jīng)為別的事情絞盡腦汁，好不容易有了那么一點(diǎn)屬于自己的時(shí)間，想要學(xué)習(xí)充電時(shí)，結(jié)果鼓起勇氣翻開(kāi)書(shū)本，撲面而來(lái)的全是各種難以理解的數(shù)學(xué)公式和聞所未聞的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，你就能立即體會(huì)到什么是無(wú)力感。
那時(shí)我總是在想，能不能有一本教機(jī)器學(xué)習(xí)的書(shū)對(duì)讀者友好一點(diǎn)。首先不要假設(shè)讀者擅長(zhǎng)數(shù)學(xué)，認(rèn)為讀者一上來(lái)就可以看懂各種高深的數(shù)學(xué)公式，在介紹機(jī)器學(xué)習(xí)具體模型算法時(shí)要能按照從宏觀(guān)到微觀(guān)的順序介紹。剛接觸新的知識(shí)領(lǐng)域，先把模型算法的主要原理和基本結(jié)構(gòu)講清楚，讓讀者在腦海里勾勒出基本的輪廓，明確各種概念之間的關(guān)系，然后才深入各個(gè)細(xì)枝末節(jié)展開(kāi)介紹，這樣讀者才不至于覺(jué)得自己一直在各種陌生的公式里轉(zhuǎn)來(lái)轉(zhuǎn)去，最后看得暈頭轉(zhuǎn)向。最后我還想再貪心一點(diǎn)，希望這本書(shū)的文字能夠稍微有趣一點(diǎn)，最好能像彈幕評(píng)論那樣在不經(jīng)意間引人會(huì)心一笑，畢竟我是利用睡前的時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)，辛苦了一天，身體和精神都很疲憊，文字太生硬的話(huà)恐怕是啃不動(dòng)的。
我找了很久，可惜直到最后也未能找到這樣的一本書(shū)�，F(xiàn)在，我決定自己動(dòng)手來(lái)寫(xiě)一本。不過(guò)，這本書(shū)也并不能讓你在短期內(nèi)就全面掌握機(jī)器學(xué)習(xí)的各種知識(shí)。機(jī)器學(xué)習(xí)不但自成體系，自身就擁有枝繁葉茂的知識(shí)結(jié)構(gòu)，而且也從多門(mén)大學(xué)科里汲取養(yǎng)分，又帶有交叉學(xué)科的一些特點(diǎn)，可能將一個(gè)子問(wèn)題深入研究下去就能發(fā)展成一門(mén)新學(xué)科—從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到深度學(xué)習(xí)就是一個(gè)很好的例子。弱水三千，一本書(shū)哪怕寫(xiě)得再凝練透徹，也只能取一瓢飲。學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)猶如建造大廈，總是需要從最基礎(chǔ)的開(kāi)始學(xué)，筑牢根基，然后一本一本地往上堆疊各有側(cè)重的書(shū)本，才可能最終構(gòu)建出完整的知識(shí)體系。
每一本書(shū)都有自己的使命。初學(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)時(shí)，遇到的最大問(wèn)題是迷茫，我深有體會(huì)。面對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域數(shù)量繁多又互有交叉的知識(shí)點(diǎn)，就像身處一大片繁茂的森林，沒(méi)有指南設(shè)備很難不迷失方向，而大量好不容易擠出來(lái)的寶貴時(shí)間就浪費(fèi)在辨別方向上了。在本書(shū)中，我負(fù)責(zé)為你踹開(kāi)機(jī)器學(xué)習(xí)世界的大門(mén)，繪制出這個(gè)龐大而陌生的世界中的“山河湖海”，總體是怎樣的，哪里是重點(diǎn)，哪里是難點(diǎn)，哪些點(diǎn)用到了哪些學(xué)科知識(shí)，點(diǎn)和點(diǎn)之間的關(guān)系又是怎樣的，我都迫不及待想要一一清楚地告訴你。為了完成這個(gè)使命，我會(huì)竭盡全力，但也請(qǐng)?jiān)�諒我無(wú)法“送佛到西”，正如前面所述，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)深入下去，可能又是一片茂密的森林，機(jī)器學(xué)習(xí)涉及的知識(shí)點(diǎn)眾多，我希望通過(guò)本書(shū)能讓你清楚地看到興趣所在，不過(guò)知識(shí)點(diǎn)背后仍然有很長(zhǎng)很長(zhǎng)的路，還請(qǐng)加倍努力。
最后，我想談一談“要不要親手實(shí)現(xiàn)一遍機(jī)器學(xué)習(xí)算法”這個(gè)爭(zhēng)議很大的問(wèn)題。我推崇學(xué)以致用，用機(jī)器學(xué)習(xí)算法解決實(shí)際問(wèn)題才是本書(shū)的最終目的，所以本書(shū)將會(huì)涉及如何在實(shí)際中使用書(shū)中提及的機(jī)器學(xué)習(xí)算法的問(wèn)題。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，一般會(huì)有兩種選擇，一種是讓讀者親手從頭實(shí)現(xiàn)一遍算法，另一種則是直接使用現(xiàn)成的算法庫(kù)。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，如何選擇爭(zhēng)議很大，本書(shū)中選擇的是后者。
學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)很多，可能是實(shí)際工作需要，可能是興趣愛(ài)好，也可能是學(xué)業(yè)要求，從每種動(dòng)機(jī)的角度看，這個(gè)問(wèn)題都可能有不同的答案。我認(rèn)同許多人所說(shuō)的求知不能太功利這一觀(guān)點(diǎn)，不過(guò)大家的時(shí)間和精力畢竟有限，就算不去追求投入產(chǎn)出比，至少也應(yīng)該有一個(gè)學(xué)這門(mén)知識(shí)想要達(dá)到的目的。機(jī)器學(xué)習(xí)是更偏重于應(yīng)用的學(xué)問(wèn)，在當(dāng)下的發(fā)展也確實(shí)使得機(jī)器學(xué)習(xí)越來(lái)越像一門(mén)技能，而不僅僅是技術(shù)。初學(xué)算法時(shí)我最想學(xué)的是里面的“最強(qiáng)算法”，不過(guò)在第1章我將介紹，機(jī)器學(xué)習(xí)算法沒(méi)有最強(qiáng)的，只有最合適的，對(duì)于不同的問(wèn)題，對(duì)應(yīng)會(huì)有不同