"人工智能数学基础与竞赛实践:强化学习的数学知识建议.docx"

4 下载量 126 浏览量 更新于2024-04-13 收藏 722KB DOCX 举报
人工智能是当下科技领域的热门话题,而要成为一名优秀的人工智能工程师,掌握扎实的数学基础知识至关重要。在学习人工智能之前,建议大家可以通过参加FlyAI竞赛服务平台中的训练和比赛来提升自己的能力。FlyAI提供数据竞赛和支持GPU离线训练的服务平台,每周还免费提供项目开源算法样例,支持算法能力变现以及快速的迭代算法模型。机器学习是一个涉及多个领域的交叉学科,包括概率论、线性代数、数值计算、信息论、最优化理论和计算机科学等。因此,本文将补充一些机器学习中常用的知识点,帮助读者更好地理解人工智能技术的背后数学原理。 首先,我们来介绍函数这一基础概念。函数是一种关联关系,给定一个数据集A,通过对其中的元素施加对应法则f,得到另一个数据集B。传统定义和近代定义虽然叙述的方式有所不同,但本质是相同的。函数的定义通常包括定义、定义域、值域、对应法则等内容,是数学中非常基础且重要的概念。在机器学习中,函数常被用来描述输入和输出之间的映射关系,例如在神经网络中,激活函数就是一种通过函数来实现非线性变换的重要组件。 接下来,线性代数是机器学习中不可或缺的数学基础知识。矩阵、向量、转置、乘法、逆矩阵等都是线性代数中常见的概念,而线性代数的运算规则和性质在机器学习算法中有着广泛的应用。例如,在深度学习中,神经网络的权重和偏置就可以通过线性代数的运算来实现,通过矩阵相乘等方式来进行模型的训练和预测。 另外,数值计算也是机器学习中不可或缺的一部分。机器学习算法中常涉及到求解优化问题、计算损失函数、拟合模型参数等数值计算任务,这就要求我们熟练掌握数值计算的方法和技巧。例如在梯度下降算法中,我们需要通过数值计算的方式来更新模型参数,从而不断优化模型的性能。 信息论和最优化理论也是机器学习中重要的数学基础知识。信息论可以帮助我们理解数据之间的关联和随机变量的性质,而最优化理论则可以帮助我们找到最优的模型参数和解决优化问题的方法。这些数学知识的结合,为我们解决实际的机器学习问题提供了理论上的支持和指导。 最后,计算机科学作为机器学习的另一重要基础,为我们提供了实现机器学习算法的工具和平台。计算机科学中的算法、数据结构、编程语言等知识,都是我们在实际应用机器学习算法时不可或缺的技能。通过学习计算机科学知识,我们可以更好地理解和实现各种机器学习算法,从而提升自己在人工智能领域的技术水平。 综上所述,人工智能必备的数学基础知识包括函数、线性代数、数值计算、信息论、最优化理论和计算机科学等多个领域。通过系统地学习这些数学知识,结合实际的项目和竞赛实践,我们可以更好地理解和运用人工智能技术,为解决现实世界中的问题提供技术支持和创新解决方案。因此,建议大家在学习人工智能时,注重数学基础知识的学习和实践,通过不断地学习和实践,提升自己的技术能力和解决问题的能力,成为一名优秀的人工智能工程师。
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学习⼈⼯智能需要哪些必备的数学基础? 问题⼀:学习⼈⼯智能需要哪些必备的数学基础? 对于⼤多数的新⼿来说,如何⼊⼿⼈⼯智能其实都是⼀头雾⽔,⽐如到底需要哪些数学基础、是否要有⼯程经验、对于深度学习框架应该关 注什么等等? 因为现在AI⽕了,很多产品经理/程序员都想转⼊AI领域。 那么对于产品经理来说,针对于AI,我们需要了解些什么呢? AI PM很⼤程度上不同于互联⽹领域的产品经理,它涉及到更深的底层逻辑,对个⼈综合能⼒要求会更⾼⼀点,需要你有根据场景直接定位 落实相关举措的观察⼒。 这⾥写图⽚描述 这张图,⼤概可以诠释需要转AI的产品需要了解的基础/技术等。 数学:微积分 + 线性代数 + 概率统计【这些是⼤家在⼤学学的数学,线性代数和概率统计会更加重要点】 技术:这⾥分两块。 ⾸先,肯定是了解的越深越好。但是我知道⽬前市⾯上的⼤多数产品经理就是因为不会敲代码,所以才来从事这项"只画原型图"的⼯作… 如果不想过多深⼊技术这块,那么你需要了解技术本质,理解技术边界,能观察⾏业发展⽅向,并在这个层⾯形成产品决策⽅案。 如果你想⾛的更远,与团队更好的合作,那么你需要深⼊介⼊技术算法⽅向,能直接在这个层⾯给团队带来价值。在我看来,其实就算是半 个开发,只不过你可能不从事开发⼯作⽽已。 数学 + 技术,是你可以转向AI领域的最基础的技能。 但对于AI,我所理解的是,你还需要根据⾃⾝的能⼒ + 兴趣,去考量应该从事哪个领域。 AI很⼤,但肯定不是所有的领域都适合⾃⾝。 我觉得对于想转⾏的⼈来说,最重要的⼀点是需要了解⾃⼰想从事AI领域的运⾏规则,对⾏业明⽩的越深越好。 ⽐如,智能⾳箱,那么你就需要知道⾳箱这个产品整个产品的链条。 ⽐如,出⾏领域,那么你就需要了解具体的出⾏,从打车到上车,到下车⼀条线的具体场景链条。 问题⼆:学习⼈⼯智能需要哪些必备的数学基础? 以下转载⾃: ? 当下,⼈⼯智能成了新时代的必修课,其重要性已⽆需赘述,但作为⼀个跨学科产物,它包含的内容浩如烟海,各种复杂的模型和算法更是 让⼈望⽽⽣畏。对于⼤多数的新⼿来说,如何⼊⼿⼈⼯智能其实都是⼀头雾⽔,⽐如到底需要哪些数学基础、是否要有⼯程经验、对于深度 学习框架应该关注什么等等。 那么,学习⼈⼯智能该从哪⾥开始呢?⼈⼯智能的学习路径⼜是怎样的? 数学基础知识蕴含着处理智能问题的基本思想与⽅法,也是理解复杂算法的必备要素。今天的种种⼈⼯智能技术归根到底都建⽴在数学模型 之上,要了解⼈⼯智能,⾸先要掌握必备的数学基础知识,具体来说包括: 线性代数:如何将研究对象形式化? 概率论:如何描述统计规律? 数理统计:如何以⼩见⼤? 最优化理论: 如何找到最优解? 信息论:如何定量度量不确定性? 形式逻辑:如何实现抽象推理? 线性代数:如何将研究对象形式化? 事实上,线性代数不仅仅是⼈⼯智能的基础,更是现代数学和以现代数学作为主要分析⽅法的众多学科的基础。从量⼦⼒学到图像处理都离 不开向量和矩阵的使⽤。⽽在向量和矩阵背后,线性代数的核⼼意义在于提供了⼀种看待世界的抽象视⾓:万事万物都可以被抽象成某些特 征的组合,并在由预置规则定义的框架之下以静态和动态的⽅式加以观察。 着重于抽象概念的解释⽽⾮具体的数学公式来看,线性代数要点如下:线性代数的本质在于将具体事物抽象为数学对象,并描述其静态和动 态的特性;向量的实质是 n 维线性空间中的静⽌点;线性变换描述了向量或者作为参考系的坐标系的变化,可以⽤矩阵表⽰;矩阵的特征值 和特征向量描述了变化的速度与⽅向。 总之,线性代数之于⼈⼯智能如同加法之于⾼等数学,是⼀个基础的⼯具集。 概率论:如何描述统计规律? 除了线性代数之外,概率论也是⼈⼯智能研究中必备的数学基础。随着连接主义学派的兴起,概率统计已经取代了数理逻辑,成为⼈⼯智能 研究的主流⼯具。在数据爆炸式增长和计算⼒指数化增强的今天,概率论已经在机器学习中扮演了核⼼⾓⾊。 同线性代数⼀样,概率论也代表了⼀种看待世界的⽅式,其关注的焦点是⽆处不在的可能性。频率学派认为先验分布是固定的,模型参数要 靠最⼤似然估计计算;贝叶斯学派认为先验分布是随机的,模型参数要靠后验概率最⼤化计算;正态分布是最重要的⼀种随机变量的分布。 数理统计:如何以⼩见⼤? 在⼈⼯智能的研究中,数理统计同样不可或缺。基础的统计理论有助于对机器学习的算法和数据挖掘的结果做出解释,只有做出合理的解 读,数据的价值才能够体现。数理统计根据观察或实验得到的数据来研究随机现象,并对研究对象的客观规律做出合理的估计和判断。 虽然数理统计以概率论为理论基础,但两者之间存在⽅法上的本质区别。概率论作⽤的前提是随机变量的分布已知,根据已知的分布来分析 随机变量的特征与规律;数理统计的研究对象则是未知分布的随机变量,研究⽅法是对随机变量进⾏独