本章內容
- 機器學習的簡單概述
- 機器學習的主要任務
- 學習機器學習的原因
- Python語言的優勢
最近我和一對夫婦共進晚餐，他們問我從事什麼職業，我回應道：「機器學習。」妻子回頭問丈夫：「親愛的，什麼是機器學習？」她的丈夫答道：「T-800型終結者。」在《終結者》系列電影中，T-800是人工智能技術的反面樣板工程。不過，這位朋友對機器學習的理解還是有所偏差的。本書既不會探討和計算機程序進行對話交流，也不會與計算機探討人生的意義。機器學習能讓我們自數據集中受到啟發，換句話說，我們會利用計算機來彰顯數據背後的真實含義，這才是機器學習的真實含義。它既不是只會徒然模仿的機器人，也不是具有人類感情的仿生人。
現今，機器學習已應用於多個領域，遠超出大多數人的想像，下面就是假想的一日，其中很多場景都會碰到機器學習：假設你想起今天是某位朋友的生日，打算通過郵局給她郵寄一張生日賀卡。你打開瀏覽器搜索趣味卡片，搜索引擎顯示了10個最相關的鏈接。你認為第二個鏈接最符合你的要求，點擊了這個鏈接，搜索引擎將記錄這次點擊，並從中學習以優化下次搜索結果。然後，你檢查電子郵件系統，此時垃圾郵件過濾器已經在後台自動過濾垃圾廣告郵件，並將其放在垃圾箱內。接著你去商店購買這張生日卡片，並給你朋友的孩子挑選了一些尿布。結賬時，收銀員給了你一張1美元的優惠券，可以用於購買6罐裝的啤酒。之所以你會得到這張優惠券，是因為款台收費軟件基於以前的統計知識，認為買尿布的人往往也會買啤酒。然後你去郵局郵寄這張賀 卡，手寫識別軟件識別出郵寄地址，並將賀卡發送給正確的郵車。當天你還去了貸款申請機構，查看自己是否能夠申請貸款，辦事員並不是直接給出結果，而是將你最近的金融活動信息輸入計算機，由軟件來判定你是否合格。最後，你還去了賭場想找些樂子，當你步入前門時，尾隨你進來的一個傢伙被突然出現的保安給攔了下來。「對不起，索普先生，我們不得不請您離開賭場。我們不歡迎老千。」圖1-1集中展示了使用到的機器學習應用。
圖1-1 機器學習在日常生活中的應用，從左上角按照順時針方向依次使用到的機器學習技術分別為：人臉識別、手寫數字識別、垃圾郵件過濾和亞馬遜公司的產品推薦
上面提到的所有場景，都有機器學習軟件的存在。現在很多公司使用機器學習軟件改善商業決策、提高生產率、檢測疾病、預測天氣，等等。隨著技術指數級增長，我們不僅需要使用更好的工具解析當前的數據，而且還要為將來可能產生的數據做好充分的準備。
現在正式進入本書機器學習的主題。本章我們將首先介紹什麼是機器學習，日常生活中何處將用到機器學習，以及機器學習如何改進我們的工作和生活；然後討論使用機器學習解決問題的一般辦法；最後介紹為什麼本書使用Python語言來處理機器學習問題。我們將通過一個Python模塊NumPy來簡要介紹Python在抽像和處理矩陣運算上的優勢。