機器學習及其策略探討

摘 要：機器學習在人工智能研究中有著十分重要的作用，是現代計算機技術研究的重點和難點。本文通過分析機器學習系統的基本結構，提出了機器學習的主要策略。

關鍵詞：機器學習；策略；人工智能

中圖分類號：TP181 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 22-0000-01

學習能力是人類智能行為的重要特征。在H.Simon的觀點里，學習是系統工作，在不斷的重復過程中，增強和改進自身的能力，使得系統在遇到類似情況時，工作完成能夠更加高效。而機器學習研究，主要是如何使機器在利用和識別現有的知識基礎上，獲取新的知識和技能。

一、機器學習系統的模型以及特征

（一）機器學習系統的模型

依據H.Simon 對學習的觀點認識，我們可以建立起一個簡單的學習系統模型，如圖1所示。

通過圖1學習系統的模型，我們可以清晰的觀察到，外部環境通是信息與知識的集合，是向學習系統提供信息與知識的主要來源。外部環境向學習系統提供的信息質量，對學習系統設計有著十分關鍵的作用。學習通過利用外部環境提供的信息與知識，進行加工與改造，使這些信息與知識成為有效的信息內容。學習是學習系統的核心不僅包括對信息的采集、接受監督與指導，它還包括對學習的推理以及修改學習系統的知識庫。而知識庫也是影響學習系統的另一個因素，知識可以通過多種形式來進行表示，比如，一階邏輯語句、特征向量、語義網絡以及產生式規則等，這些知識的表示方式各有各的特點。因此在知識的表示方式選擇中要兼顧表達能力強、易于修改知識庫、易于推理和擴展這幾方面，知識庫在知識的表達上，需要符合上述的要求。執行是利用知識庫，去執行和完成某種要求的任務，并對知識庫進行識別、判定、決策，將獲取的信息反饋到學習部分，用以修正學習和完善下一步的學習。

（二）機器學習系統的特征

機器學習系統通常具有目的性、結構性、有效性以及開放性的特征[1]。在目的性中，機器學習系統能夠了解學習的內容，學習的行為具有一定的目的性。在結構性的特征中，機器學習系統能夠將知識的結構和組織形式進行修改和完善。在有效性方面，機器學習系統學習的知識能夠適應實踐的需要，從正面改善機器學習系統。最后在開放性方面，機器學習系統能夠與外部環境進行信息的交互，進化自身。

二、機器學習策略

（一）機械學習

機械學習就是對人為材料與結構學習，是一種記憶性的學習方式，也會死最基本的學習策略，不需要進行任何的推理與計算轉換，直接儲存外部環境信息。（如圖2）這種學習系統重要需要考慮一下幾個方面。首先存儲組織的形式要便于檢索。在機械學習的系統中，主要是通過索引儲存的方式進行記憶學習。檢索項目的過程必須要比重新對知識進行分析計算更加快捷，這樣機械學習才能具有實際意義。其次，環境穩定，存儲的信息質量高。由于機械學習策略主要是通過記憶的方式進行學習，不需要對信息進行分析和處理，學習系統的學習部分缺少推理加工的過程，這就需要外部環境提供的信息知識質量要特別高，外部環境要具有穩定性。最后，要權衡存儲與計算之間的關系。機械學習的目的是為了改進機器學習的效率，存儲的信息在檢索過程中，比重新分析計算所花的時間更長，那就會降低學習系統的執行能力，機械學習也就失去了意義。

（二）類比學習

類比學習主要是通過與類似事物的比較，進行更深層次的學習[2]。類比學習的核心就是通過類似的具體事例推理，把記憶中的情況與新的推理得出的信息有相似之處，從而推出其他方面也存在類是的情況。類比學習主要包括識別類比的問題、建立目標領域與源領域的類比映射、評價類比推理以及充實信息這四個步驟。

（三）事例學習

事例學習策略，完成任務的規律性信息基本為零，學習系統所得到的僅僅是具體的工作事例和工作經驗。學習系統需要對這些事例以及經驗進行詳細的分析總結，從而得出一些完成任務的相關規律。這需要強大的推理和總結。事例學習的系統必須要從具體的學習實踐中推導出相關的規律，然后通過用這些規律去指導學習系統中的執行部分的行為。這些向系統的學習部分提供的信息十分低級，這種信息是學習系統在面臨具體情況做出的適當動作，讓學習系統推廣這些信息，從而得到相關動作的規則。

（四）解釋學習

在進行解釋學習的過程中，首先要想學習系統提供相應的先例，通過對這個先例的分析，總結得出一個一般性的概念和原理，對目標示例進行解釋。在事例學習過程中，宣泄系統必須要了解先例與示例之間的關系，通過對先例的分析，處理示例。把分析的結果上升為概念和原理，儲存起來以便以后的應用[3]。

三、結束語

機器學習現代計算機技術研究的重點。機器能夠通過識別和利用現有的知識和信息，從而獲得新的知識技能，從而使得自身不斷進化。機器學習的發展為人類學習探索機理起到非常重大的作用。機器學習要不斷采用和完善機械學習、類比學習、事例學習以及解釋學習等策略方法，促進機器學習的發展。

參考文獻：

[1]黃海濱.機器學習及其主要策略[J].河池師范高等專科學校學報，2012（10）：46-48.

[2]劉琴.機器學習[J].武鋼職工大學學報，2011（06）：78-80.

[3]黃巖.機器學習及其策略研究[J].新聚焦，2013（15）：66-69.

[作者簡介]盧國盛（1990.05-），男，河北吳橋人，碩士。