2022年02月 机器学习-支持向量机 黄海广 副教授 2 本章目录 01 支持向量机概述 02 线性可分支持向量机 03 线性支持向量机 04 线性不可分支持向量机 3 1.支持向量机概述 01 支持向量机概述 02 线性可分支持向量机 03 线性支持向量机 04 线性不可分支持向量机 4 1.支持向量机概述 支 持 向 量 机 maximum-margin hyperplane） 。 与逻辑回归和神经网络相比，支持向量机，在学 习复杂的非线性方程时提供了一种更为清晰，更 加强大的方式。 支持向量 距离 5 1.支持向量机概述 硬间隔、软间隔和非线性 SVM 假如数据是完全的线性可分的，那么学习到的模型可以称为硬间隔支持向 量机。换个说法，硬间隔指的就是完全分类准确，不能存在分类错误的情 况。软间隔，就是允许一定量的样本分类错误。 况。软间隔，就是允许一定量的样本分类错误。 软间隔 硬间隔 线性可分 线性不可分 6 支持向量 1.支持向量机概述 算法思想 找到集合边缘上的若干数据（称为 支持向量（Support Vector）） ，用这些点找出一个平面（称为决 策面），使得支持向量到该平面的 距离最大。 距离 7 1.支持向量机概述 背景知识 任意超平面可以用下面这个线性方程来描述： ?T? + ? = 0

优惠，他们就会倾向于 多花些钱买鸡蛋。这就是购物车分析的意义所在。 7 1.关联规则概述 置信度： 表示你购买了A商品后，你还会有 多大的概率购买B商品。 支持度： 指某个商品组合出现的次数与总次 数之间的比例，支持度越高表示该组合出现 的几率越大。 提升度： 提升度代表商品A的出现，对商品 B的出现概率提升了多少，即“商品 A 的出 现，对商品 B 的出现概率提升的”程度。 ? ×??????? ? 支持度：??????? = ????(?,?) ? =3/4 9 2.Apriori算法 01 关联规则概述 02 Apriori 算法 03 FP-Growth算法 10 2.Apriori算法 Apriori算法利用频繁项集生成关联规则。它基于频繁项集的子集也 必须是频繁项集的概念。 频繁项集是支持值大于阈值（support）的项集。 如果某个项集是频繁的，那么它的所有子集也是频繁的。 11 2.Apriori算法 算法流程 输入：数据集合D，支持度阈值? 输出：最大的频繁k项集 1）扫描整个数据集，得到所有出现过的数据，作为候选频繁1项集。k=1，频繁0项集为空集。 2）挖掘频繁k项集 a) 扫描数据计算候选频繁k项集的支持度 b) 去除候选频繁k项集中支持度低于阈值的数据集,得到频繁k项集。如果得到的频繁k项集 为空，则直接返回频繁k-1

21 决策树、朴素贝叶斯、隐马尔科夫模型、高斯混合模型属于概率模型。 感知机、支持向量机、KNN、AdaBoost、K-means以及神经网络均属于非概 率模型。 对于非概率模型而言，可按照判别函数线性与否分成线性模型与非线性模型。 感知机、线性支持向量机、KNN、K-means是线性模型。 核支持向量机、AdaBoost、神经网络属于非线性模型。 机器学习的概念-模型 22 1 ⚫Pycharm https://www.jetbrains.com/pycharm/ Pycharm 提供 免费的社区版 与 付费的专业版。专业版额外增加了一些功能， 如项目模板、远程开发、数据库支持等。个人学习 Python 使用免费的社区版 已足够。 如果有edu邮箱，那么推荐使用专业版，edu邮箱是可以免费使用专业版的。 安装过程照着提示一步步操作就可以了。 注意：安装路径尽量不使用带有 read_clipboard() | 从剪切板读取 将DataFrame写入⽂件 df.to_csv() | 写入CSV文件 df.to_excel() | 写入Excel文件 df.to_sql() | 写入SQL表或数据库 df.to_json() | 写入JSON格式的文件 df.to_clipboard() | 写入剪切板 68 Python模块-SciPy ⚫SciPy SciPy是构建在NumPy的基础之上的，它

识的概率，通过其概率最大的类型，判断其图片 性质属于属于暴恐还是正常。 Ø 高准确率： 在内部业务上测试，准确率97%，覆 盖80%以上的案例 Ø 腾讯云，承担每天数亿的图像审核， 已经 累计支持上百家客户。 Ø 微云，QQ群，支持视频识别的解决方案， 成熟灵活的产品方案，帮助业务扫除掉互 联网暴力、恐怖内容，有效的降低业务风 险。 l 暴恐识别技术 武装份子 管制刀具 枪支弹药 人群聚集 火灾 血腥 血腥 极端主义、恐怖主义标识 SACC2017 内容识别 – 人脸识别 l 政治敏感人物识别， 直播， 视频等场景 Ø 上亿级别的人脸检索，秒级的检索速度从黑名 单，白名单数据库中返回目标人脸信息。 Ø 技术指标：优图人脸识别通过传统方法和深度 学习技术结合，以空间面孔墙和微众银行远程 核身为基础，在性能上达到LFW 99.80%。 Ø QQ，微云等： 非法设置领导人头像， 公众人 小类如人 物大类下有合影、女孩、男孩、聚会等小标签。只需要输入 或点击标签即可获取对应类别的图片。 l 图片场景识别技术 SACC2017 OCR识别 – 证件类 Ø 优图OCR识别技术支持数字识别和超过7000个常用汉字 的识别 Ø 在国际ICDAR 2015文本检测项目中刷新世界纪录 Ø 技术指标： 名片91.4%，驾驶证91.5%，行驶证85.5% Ø 应用场景：身份证、驾驶证、行驶证、营业执照、银行

→ ?，其中??代表模型函数，?为模型的参数。在训练时，通过计算模型的预 测值??(?)与真实标签?之间的误差来优化网络参数?，使得网络下一次能够预测更精准。常 见的有监督学习有线性回归、逻辑回归、支持向量机、随机森林等。 无监督学习 收集带标签的数据往往代价较为昂贵，对于只有样本?的数据集，算法需 要自行发现数据的模态，这种方式叫作无监督学习。无监督学习中有一类算法将自身作为 监督信号，即模型需要学习的映射为 LSTM 被 Jürgen Schmidhuber 提出；同年双向循环 神经网络也被提出。 遗憾的是，神经网络的研究随着以支持向量机(Support Vector Machine，简称 SVM)为 代表的传统机器学习算法兴起而逐渐进入低谷，称为人工智能的第二次寒冬。支持向量机 拥有严格的理论基础，训练需要的样本数量较少，同时也具有良好的泛化能力，相比之 下，神经网络理论基础欠缺，可解释性差，很难训练深层网络，性能也相对一般。图 语言、定位底层运算的计算库，Theano 同时支持 GPU 和 CPU 运 算。由于 Theano 开发效率较低，模型编译时间较长，同时开发人员转投 TensorFlow 等原因，Theano 目前已经停止维护。 ❑ Scikit-learn 是一个完整的面向机器学习算法的计算库，内建了常见的传统机器学习算 法支持，文档和案例也较为丰富，但是 Scikit-learn 并不是专门面向神经网络而设计 的，不支持 GPU 加速，对神经网络相关层的实现也较欠缺。

逻辑回归（Logistic Regression） • 决策树（Decision Tree） • 随机森林（Random Forest） • 最近邻算法（k-NN） • 朴素贝叶斯（Naive Bayes） • 支持向量机（SVM） • 感知器（Perceptron） • 深度神经网络（DNN） 前置知识：线性回归 在统计学中，线性回归是利用称为线性回归方程的最小二乘函数对一个或多个自变量和因变 量之 可以不同。我们可以将其当作电子表格或数据库表。 数据读入 pandas.read_csv 方法实现了快速读取 CSV（comma-separated) 文件到数据框的功能。 数据可视化库：matplotlib & seaborn & mplot3d matplotlib 是一个 Python 2D 绘图库，可以生成出版物质量级别的图像和各种硬拷贝格式， 并广泛支持多种平台，如：Python 脚本，Python，IPython 数据可视化库。它提供了更易用的高级接口，用 于绘制精美且信息丰富的统计图形。 mpl_toolkits.mplot3d 是一个基础 3D绘图（散点图、平面图、折线图等）工具集，也是 matplotlib 库的一部分。同时，它也支持轻量级的独立安装模式。 数据分析（2D） seaborn.lmplot 方法专门用于线性关系的可视化，适用于回归模型。 数据分析（2D） seaborn.lmplot 方法专门用于线性关系的可视化，适用于回归模型。

2017 Amazon 的人工智能&深度学习 围绕数据的“飞轮” 机器学习 深度学习 人工智能 更多的用户 更好的产品 更多的数据 更好的分析 对象存储 数据库 数据仓库 数据流分析 商业智能 Map/Reduce 内存数据库 数据检索 点击流 用户活动 内容生成 购买 点击 喜好 传感器数据 机器学习& 人工智能 大数据 更多的用户 更好的产品 更多的数据 更好的分析 围绕数据的“飞轮” Microsoft Dynamics Marketo Zendesk Quickbooks Hubspot Lex: 构建自然的通过语音和文本的会话交互 不断提升的 人性化交互… • 联系、服务支持中心的接口 (文本 + 语音) • 员工工作效率和协同 (分钟级别到秒级) Origin Destination Departure Date Flight Booking “Book a

⚫Pycharm https://www.jetbrains.com/pycharm/ Pycharm 提供 免费的社区版 与 付费的专业版。专业版额外增加了一些功能， 如项目模板、远程开发、数据库支持等。个人学习 Python 使用免费的社区版 已足够。 如果有edu邮箱，那么推荐使用专业版，edu邮箱是可以免费使用专业版的。 安装过程照着提示一步步操作就可以了。 注意：安装路径尽量不使用带有 read_clipboard() | 从剪切板读取 将DataFrame写入⽂件 df.to_csv() | 写入CSV文件 df.to_excel() | 写入Excel文件 df.to_sql() | 写入SQL表或数据库 df.to_json() | 写入JSON格式的文件 df.to_clipboard() | 写入剪切板 69 Python模块-SciPy ⚫SciPy SciPy是构建在NumPy的基础之上的，它

l云原生Cloud-Native超大规模视图存储、处理、检 索 l处理数万到数十万路，城市范围级别监控、门禁摄 像头数据 l10-100 Billion级别深度学习特征检索 - PB以上级别数据库存储 - 100PB级别抓拍图片存储 - 每秒万次并发检索请求 l大规模推广应用 l某种程度上说，城市内所有市民都是系统的用户 深度学习算法发展为平台系统赋能 首次超过人眼 2014 2015 - 利用最新的硬件特性，如GPU TensorCore/int8 *示意图来自互联网 Kubernetes在异构系统调度中的挑战 • Kubernetes版本发布快，新特性更新频繁，对异构调度的支持不断加强；但配套设施落后（e.g. Spark on K8s, GitlabCI) • 容器系统调用栈深，需要仔细验证操作系统，内核及异构设备驱动的兼容性 • Kubernetes对NUMA、异构计算、存储设备的调度能力待加强

分的理解、充分的文档记录，并得到成熟的、维护 良好的工具的支持。关键思想应该被清楚地提炼出来，尽可能减少需要让新的从业者跟上时代的入门时间。 成熟的库应该自动化常见的任务，示例代码应该使从业者可以轻松地修改、应用和扩展常见的应用程序，以 满足他们的需求。以动态网页应用为例。尽管许多公司，如亚马逊，在20世纪90年代开发了成功的数据库驱 动网页应用程序。但在过去的10年里，这项技术在帮助创造 我们感谢Amazon Web Services，特别是Swami Sivasubramanian、Peter DeSantis、Adam Selipsky和Andrew Jassy对撰写本书的慷慨支持。如果没有可用的时间、资源、与同事的讨论和不断的鼓励，这本书就不会出版。 小结 • 深度学习已经彻底改变了模式识别，引入了一系列技术，包括计算机视觉、自然语言处理、自动语音识 别。 • 要成 用程序）与应用程序进行交互；紧接着，应用程序与数据库引擎进行交互，以保存交易历史记录并跟踪每个 用户的动态；其中，这个应用程序的核心——“业务逻辑”，详细说明了应用程序在各种情况下进行的操作。 为了完善业务逻辑，开发人员必须细致地考虑应用程序所有可能遇到的边界情况，并为这些边界情况设计合 适的规则。当买家单击将商品添加到购物车时，应用程序会向购物车数据库表中添加一个条目，将该用户ID与 商品I