机器学习术语

1、什么是机器学习

机器学习是一门多领域交叉学科，涉及概率论、统计学、逼近论、凸分析、算法复杂度理论等多门学科。专门研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或技能，重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。它是人工智能核心，是使计算机具有智能的根本途径。

2、机器学习常见术语

激活函数（Activation function）：

一种函数（例如 ReLU 或 Sigmoid），将前一层所有神经元激活值的加权和输入到一个非线性函数中，然后向下一层传递该函数的输出值（典型的非线性）。

反向传播（Backpropagation）：

神经网络中完成梯度下降的重要算法。首先，在前向传播的过程中计算每个节点的输出值。然后，在反向传播的过程中计算与每个参数对应的误差的偏导数。

基线（Baseline）

被用为对比模型表现参考点的简单模型。基线帮助模型开发者量化模型在特定问题上的预期表现。

批量

模型训练中一个迭代（指一次梯度更新）使用的样本集。

批量大小（batch size）

一个批量中样本的数量。例如，SGD 的批量大小为 1，而 mini-batch 的批量大小通常在 10-1000 之间。批量大小通常在训练与推理的过程中确定，然而 TensorFlow 不允许动态批量大小。

二元分类器（binary classification）

一类分类任务，输出两个互斥（不相交）类别中的一个。例如，一个评估邮件信息并输出「垃圾邮件」或「非垃圾邮件」的机器学习模型就是一个二元分类器。

标定层（calibration layer）

一种调整后期预测的结构，通常用于解释预测偏差。调整后的预期和概率必须匹配一个观察标签集的分布。

候选采样（candidate sampling）

一种优化训练时间的，使用 Softmax 等算法计算所有正标签的概率，同时只计算一些随机取样的负标签的概率。

检查点（checkpoint）

在特定的时刻标记模型的变量的状态的数据。检查点允许输出模型的权重，也允许通过多个阶段训练模型。检查点还允许跳过错误继续进行（例如，抢占作业）。注意其自身的图式并不包含于检查点内。

类别（class）

所有同类属性的目标值作为一个标签。

类别不平衡数据集（class-imbalanced data set）

这是一个二元分类问题，其中两个类别的标签的分布频率有很大的差异。

分类模型（classification）

机器学习模型的一种，将数据分离为两个或多个离散类别。例如，一个自然语言处理分类模型可以将一句话归类为法语、西班牙语或意大利语。分类模型与回归模型（regression model）成对比。

分类阈值（classification threshold）

应用于模型的预测分数以分离正类别和负类别的一种标量值标准。当需要将 logistic 回归的结果映射到二元分类模型中时就需要使用分类阈值。

混淆矩阵（confusion matrix）

总结分类模型的预测结果的表现水平（即，标签和模型分类的匹配程度）的 NxN 表格。混淆矩阵的一个轴列出模型预测的标签，另一个轴列出实际的标签。N 表示类别的数量。在一个二元分类模型中，N=2。例如，以下为一个二元分类问题的简单的混淆矩阵：

连续特征（continuous feature）

拥有无限个取值点的浮点特征。和离散特征（discrete feature）相反。

收敛（convergence）

训练过程达到的某种状态，其中训练损失和验证损失在经过了确定的迭代次数后，在每一次迭代中，改变很小或完全不变。换句话说就是，当对当前数据继续训练而无法再提升模型的表现水平的时候，就称模型已经收敛。在深度学习中，损失值下降之前，有时候经过多次迭代仍保持常量或者接近常量，会造成模型已经收敛的错觉。

凸函数（concex function）

一种形状大致呈字母 U 形或碗形的函数。然而，在退化情形中，凸函数的形状就像一条线。例如，以下几个函数都是凸函数：

交叉熵（cross-entropy）

多类别分类问题中对 Log 损失函数的推广。交叉熵量化两个概率分布之间的区别。参见困惑度（perplexity）。

数据集（data set）

样本的集合。

决策边界（decision boundary）

在一个二元分类或多类别分类问题中模型学习的类别之间的分离器。例如，下图就展示了一个二元分类问题，决策边界即橙点类和蓝点类的边界。

深度模型（deep model）

一种包含多个隐藏层的神经网络。深度模型依赖于其可训练的非线性性质。和宽度模型对照（wide model）。

密集特征（dense feature）

大多数取值为非零的一种特征，通常用取浮点值的张量（tensor）表示。和稀疏特征（sparse feature）相反。

 正则化（dropout regularization）

训练神经网络时一种有用的正则化方法。dropout 正则化的过程是在单次梯度计算中删去一层网络中随机选取的固定数量的单元。删去的单元越多，正则化越强。

动态模型（dynamic model）

以连续更新的方式在线训练的模型。即数据连续不断的输入模型。

早期停止法（early stopping）

一种正则化方法，在训练损失完成下降之前停止模型训练过程。当验证数据集（validation data set）的损失开始上升的时候，即泛化表现变差的时候，就该使用早期停止法了。

嵌入（embeddings）

一类表示为连续值特征的明确的特征。嵌入通常指将高维向量转换到低维空间中。

集成（ensemble）

多个模型预测的综合考虑。可以通过以下一种或几种方法创建一个集成方法：

评估器（Estimator）

tf.Estimator 类的一个例子，封装 logic 以建立一个 TensorFlow 图并运行一个 TensorFlow session。

样本（example）

一个数据集的一行内容。一个样本包含了一个或多个特征，也可能是一个标签。参见标注样本（labeled example）和无标注样本（unlabeled example）。

假负类（false negative，FN）

被模型错误的预测为负类的样本。例如，模型推断一封邮件为非垃圾邮件（负类），但实际上这封邮件是垃圾邮件。

假正类（false positive，FP）

被模型错误的预测为正类的样本。例如，模型推断一封邮件为垃圾邮件（正类），但实际上这封邮件是非垃圾邮件。

假正类率（false positive rate，FP rate）

ROC 曲线（ROC curve）中的 x 轴。FP 率的定义是：假正率=假正类数/(假正类数+真负类数)

特征（feature）

输入变量，用于做出预测。

特征列（feature columns/FeatureColumn）

具有相关性的特征的集合，比如用户可能居住的所有可能的国家的集合。一个样本的一个特征列中可能会有一个或者多个特征。

特征集（feature set）

机器学习模型训练的时候使用的特征群。比如，邮政编码，面积要求和物业状况可以组成一个简单的特征集，使模型能预测房价。

特征定义（feature spec）

描述所需的信息从 tf.Example 协议缓存中提取特征数据。

泛化（generalization）

指模型利用新的没见过的数据而不是用于训练的数据作出正确的预测的能力。

广义线性模型（generalized linear model）

最小二乘回归模型的推广/泛化，基于高斯噪声，相对于其它类型的模型（基于其它类型的噪声，比如泊松噪声，或类别噪声）。广义线性模型的例子包括：

梯度（gradient）

所有变量的偏导数的向量。在机器学习中，梯度是模型函数的偏导数向量。梯度指向最陡峭的上升路线。

梯度截断（gradient clipping）

在应用梯度之前先修饰数值，梯度截断有助于确保数值稳定性，防止梯度爆炸出现。

梯度下降（gradient descent）

通过计算模型的相关参量和损失函数的梯度最小化损失函数，值取决于训练数据。梯度下降迭代地调整参量，逐渐靠近权重和偏置的最佳组合，从而最小化损失函数。

图（graph）

在 TensorFlow 中的一种计算过程展示。图中的节点表示操作。节点的连线是有指向性的，表示传递一个操作（一个张量）的结果（作为一个操作数）给另一个操作。使用 TensorBoard 能可视化计算图。