学习基础、优化与经典机器学习¶
这一部分是共同语言。你已有数学和工程经验,用小实验检查概率、优化与评估的具体缺口;不要重新从零学习整套数学或编程。P0 为共享基础,P1 为方法认识,P2 为方向选修。
知识地图与优先级¶
| 层次 | 主题 | 需要理解什么 |
|---|---|---|
| P0 | 数学与统计 | 向量、矩阵、导数、条件概率、似然、期望、方差;统计相关不等于因果 |
| P0 | 学习与数据 | 监督/无监督任务、损失、训练/验证/测试、泛化、泄漏、不平衡 |
| P0 | 优化与神经网络 | 反向传播、SGD/Adam、学习率、归一化、正则化、初始化 |
| P1 | 经典方法 | 线性/逻辑回归、SVM、树/集成/提升、聚类、PCA;先建立简单基线 |
| P2 | 概率与因果建模 | 贝叶斯推断、图模型、干预、可识别性;按任务补充 |
核心机制直觉 · 经典方法到神经网络¶
- 特征空间与归纳偏置:线性模型假设超平面分割;决策树做轴对齐的正交超矩形切割(对单调特征缩放免疫);核方法(SVM)做隐式高维映射;神经网络通过复合非线性激活函数学习连续流形上的坐标扭曲。
- 优化与反向传播:反向传播本质是链式法则的动态规划中间变量缓存。梯度下降稳定性由损失曲面的二阶曲率(Hessian 矩阵条件数)主导,这也是学习率预热(Warmup)、归一化(LayerNorm/BatchNorm)和自适应矩估计(Adam)存在的物理依据。
精选入口¶
跟随实验 · AI-1 · 基线与过拟合¶
- 跑官方分类器比较例子,确认数据划分与预处理是否只在训练数据上拟合。
- 保留一个线性模型与一个树模型;只改变数据噪声或模型复杂度。
- 使用验证集调参,测试集最后一次报告;有分组或时间相关性时改用对应划分。
- 展示学习曲线、错误样例与至少两种指标。
验收:CPU 即可。记录三组设置,解释偏差、方差、数据泄漏与评价指标的作用。
认知自测 · 关键思考¶
- 为什么基于树的模型通常不需要做特征标准化,而基于梯度的神经网络和基于距离的模型(KNN/SVM)必须做?
- 在正负样本 99:1 的极度不平衡任务中,为什么准确率(Accuracy)不可信?应如何选择 PR-AUC 或代价敏感损失?
- 划分训练集和测试集时,若样本存在时间序列自相关或同传感器设备多次采样,随机 Shuffle 为何会导致性能虚高(数据泄漏)?
决策树与集成保留具体知识;评估与可信 AI贯穿所有实验。