
前言:在利用机器学习方法进行数据分析时经常要了解变量的相关性,有时还需要对变量进行回归分析。本文首先对人工智能/机器学习/深度学习、相关分析/因果分析/回归分析等易混淆的概念进行区分,最后结合案例介绍如何利用Python进行简单线性回归分析。

一、机器学习
1.1什么是机器学习
谈到机器学习,人们会很容易联想到人工智能和深度学习,我们通过这三个概念的对比来说明三者的区别和联系。
人工智能Artificial Inteligence:这个概念早在1956年就被提出,当时科学家梦想着用当时刚刚出现的计算机来构造复杂的、拥有像人类智慧特性的机器。目前,AI的分支很多,诸如专家系统、机器学习、自然语言处理以及推荐系统等。
机器学习Mechine Learning:机器学习是实现人工智能的一种方法,是使用算法解析数据、并从中学习,然后对真实世界中事件作出决策或预测。机器学习是通过大量数据来“训练”算法模型,利用算法从数据中学习如何完成任务。学习方法可以分为:监督学习(如分类)、无监督学习(如聚类)等。(下面介绍一些基础概念)
- 学习(learning):是指找到特征(feature)和标签(label)的映射(mapping)关系。
- 有监督学习(supervised learning):不仅将训练数据(特征)丢给计算机,还把分类的结果(数据具有的标签)也一并丢给计算机分析,如分类和回归;
- 无监督学习(unsupervised learning):只提供训练数据(特征),不给结果(标签),计算机只能利用其计算能力分析数据的特征,然后得到一些数据集合,集合内的数据在某些特征上相同或相似,如聚类分析;
- 半监督学习(semi-supervised learning):给计算机大量训练数据与少量分类结果(具有同一标签的集合)。
- 聚类(clustering):无监督学习的结果,聚类的结果将产生若干组集合,同集合中对象彼此相似,与其他集合中对象相异。
- 分类(classification)与回归(regression):有监督学习的两大应用,其区别在于分别产生离散或连续的结果(分类及回归方法的区别在下文中有较详细分析)。

深度学习Deep Learning:深度学习是机器学习的一种方法,其本身会用到有监督和无监督的学习方法来训练深度神经网络。

1.2机器学习的步骤
利用机器学习方法分析、解决问题的过程可分为五个步骤:

1.提出问题
明确要分析的问题,为后续的机器学习过程提供目标。
2.理解数据(采集并查看数据)
采集数据(根据研究问题采集数据);导入数据(从不同数据源读取数据);查看数据信息(描述统计信息、数据缺失值、异常值情况等,可以结合具体图表来直观查看数据)。