机器学习和深度学习是怎么一回事？

IT资讯 2018/8/24

机器学习和深度学习现在很火，你会发现突然间很多人都在谈论它们。如下图所示，机器学习和深度学习的趋势对比（来自Google trend，纵轴表示搜索热度）：

本文将会以简单易懂的语言及示例为大家详细解释深度学习和机器学习的区别，并介绍相关用途。

机器学习和深度学习简介

机器学习

Tom Mitchell 关于机器学习的定义被广泛引用，如下所示：

对于某类任务T和性能度量P，如果一个计算机程序在T上以P衡量的性能随着经验E而不断自我完善，那么我们称这个计算机程序在从经验E学习。

“A computer program is said to learn from experience E with respect to some class of tasks T and performance measure P if its performance at tasks in T, as measured by P, improves with experience E ”

上面的抽象定义可能使你感到困惑，相信下面几个简单的示例会让你恍然大悟。

【例1 根据身高预测体重】

假设你要创建一个根据人的身高预测体重的系统。第一步是收集数据，收集完之后画出数据分布图如下所示。图中的每个点都代表一条数据，横坐标表示身高，纵坐标表示体重。

我们可以画一条简单的直线来根据身高预测体重，比如：

Weight (in kg) = Height (in cm) - 100

如果这条直线预测身高很准确，那怎样来衡量它的性能呢？比如以预测值和真实值之间的差值来衡量预测模型的性能。当然，源数据越多，模型效果就越好。如果效果不好，那么可以使用其他方法来提升模型性能，如增加变量（如性别）或者改变预测直线。

【例2 风暴预测系统】

假定要构建一个风暴预测系统，你手头上有过去发生的风暴数据以及这些风暴发生前三个月的天气数据。那么怎样构建一个风暴预测系统呢？

首先要做的是清洗数据并找到数据中的隐藏模式，比如导致风暴产生的条件。我们可以对一些条件建模，比如温度是否大于40摄氏度，湿度是否介于80到100之间，然后将这些特征输入模型。

你要做的就是充分利用历史数据，然后预测是否会产生风暴。在这个例子中，评价的指标是正确预测风暴发生的次数。我们可以重复预测过程多次，然后将性能结果返回系统。

回到最初机器学习的定义，我们将风暴预测系统定义如下：任务T是找到造成风暴的大气条件，性能P是在模型参数学习好之后，正确预测的次数，经验E是系统的迭代过程。

深度学习

深度学习其实很早之前就出现了，随着近几年的炒作，又逐渐火起来了。

深度学习是一种特殊的机器学习，它将现实世界表示为嵌套的层次概念体系（由较简单概念间的联系定义复杂概念，从一般抽象概括到高级抽象表示），从而获得强大的性能与灵活性。

Deep learning is a particular kind of machine learning that achieves great power and flexibility by learning to represent the world as nested hierarchy of concepts, with each concept defined in relation to simpler concepts, and more abstract representations computed in terms of less abstract ones.