向 机器学习 学习 学习

标题应该这样断句:向”机器学习“学习”学习“。

突飞猛进的”机器学习“技术,不仅给生活带了翻天覆地的变化,还能给机器所学习的领域带来颠覆性的思考,例如研究AlphaGo的棋谱启发出新的围棋战术。同时,对于”机器是如何学习的“这件事本身,对”人类如何学习“也有借鉴的意义。

大多数ML/DL算法都遵循这样的套路(少数无参数、无迭代的算法剑走偏锋,不在此讨论之列):

一个算法主要包含三个要素:样本空间(定义一组函数)、损失函数(定义算法目标)、优化算法(定义迭代过程)。

这三者中,我认为最重要的是损失函数(学习目标)。因为(1)如果样本空间(学习范围)或者优化算法(学习方法)定义错了,学习过程中就能及时发现并改正,但如果损失函数(学习目标)定义错了,只有等到学习结果出来了发现与预期不一致时才会考虑调整目标。(2)不同的学习目标有不同的学习范围和学习方法。比如学ML,目标可以是高参侠、组装侠、科学家,它们的学习范围和方法肯定是不一样的。

其中重要的是优化方法,也对应学习过程中的学习方法。ML的学习方法很有意思,它暗含了”实践-反馈-调整(再学习)“的闭环思维。把当前参数用于训练数据的前向传播过程就是实践。实践结果$\hat y$与预期结果$y$做比较、分析的过程就是反馈。根据反馈梯度调整学习方向更新参数的反向传播过程就是调整(再学习)。不同的学习目标,“实践-反馈-调整(再学习)”的迭代过程也不同。三个环节缺一不可。如果只是不停地学习而不把学到的东西用于实践,也就无从获取反馈,亦不知自己学到什么程度,在哪里还有欠缺,越学越迷茫。而如果只是一味地解题建模,而不对建模的结果进行深入思考,最终也只是熟练工,而无法得到质的提升,达到最优的那个点。

最后是模型,是ML中发展变化最大、讨论最多、论文最常见的部分,仿佛模型结构代表了算法的全部。正如学习过程中,说到怎么学习ML,往往会得到一大堆可能推荐者自己都没有看过的学习材料,却少有人会跟你讨论学习目标和学习方法。学习材料也是五花八门,有经典也有旁门左道。好的材料能让你get到ML的精髓,而差的材料可能让人浪费很多时间(收敛慢)、也可能让你云里雾里不得要要领(欠拟合),也可能只是得到一些针对特定问题的tricky(过拟合)。材料的好坏没有一定的标准。它与目标有很大的关系。如果目标是调侠,可以从工程实践类的材料开始。如果目标是组装侠,则需要广泛阅读论文,从别人的成果中获得灵感。如果目标是科学家,也许要先打好数学基础。

可能天天学ML走火入魔了吧。因为Machine Learning那么高效,把自己也想象成一个Machine,像Machine一样地去Learning。这种想法对我有一些帮助。就我个人的学习经历而言,在学习ML的过程中常常会觉得迷茫,就是犯了“只注重理论学习而忽略实践”的错误。而我以前学习算法时,写了大量的代码做了大量的习题,却忘记了对练习结果做反思总结,虽然练就了不错了编程功底,却始终无法成为真正的高手。