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什么是机器学习分类

上一课,我们在点之间画一条直线,预测分数这样的数值。可有时问的不一样:这封邮件是垃圾还是正常?这张照片是猫还是狗?不是猜中一个数,而是分出它属于哪一群。像这样从定好的几个群里选出一个,就叫分类。

01

两群各自聚在一起

点又散开了,不过这回每个点都有颜色:一种颜色是垃圾邮件,另一种是正常邮件。点的位置由邮件的特征决定,比如横轴是链接数,纵轴是广告词的个数。
仔细看会发现,同色的点聚在相近的位置:垃圾邮件跟垃圾邮件在一起,正常邮件跟正常邮件在一起。这是因为特征相近的东西会挨得近。

两种颜色混在一起

点展开。混在一起的点按颜色聚到相近的位置,两群就显现出来了。

两群看得出来:左边聚着一种颜色,右边聚着另一种。人一眼就能分开,可要让计算机来做,需要的不是目测,而是明确的规则。
画一条线,标出哪边到哪儿为止、另一边从哪儿开始,规则就清清楚楚了。

02

在中间画一条边界线

在两群之间画一条线,这条线叫决策边界。线的一边是一群的地盘,另一边是另一群的地盘。
好的边界线能把两群干干净净地分开,哪种颜色的点都不越线。线要是画偏了,颜色就会混在一起,所以位置要选好。

偏了,同色越过了线
点一下移动边界线

点一下移动边界线。偏向一边,同色的点就会越线;放在中间,两群就干干净净地分开。

边界线把两群分开了。现在可以明确地说:线的左边是一群,右边是另一群。目测变成了规则。
真实的数据往往分不了这么干净。这时就找一条分错的点最少的线:一点点调整线的斜率和位置,让错的个数减少,跟上一课减小偏差是同一个想法。那么,第一次见到的新点,该放进哪一群?

03

新点看落在哪一边

假设来了一封新邮件。还不知道它是不是垃圾邮件,可量一量它的特征,就知道它会落在哪儿。只要看那个位置在边界线的哪一边就行。
落在左边就属于左群,落在右边就属于右群。很多分类器还会更进一步:离边界越远,属于那一群的概率就越高。紧挨着边界的点,概率接近一半一半,是容易拿不准的点。

左群右群
点空白处放一个新点

点空白处放一个新点。它落在边界的哪一边,就决定了它的颜色,也就是属于哪一群。

新点按落下的位置定了颜色:在边界线左边就是左边的颜色,在右边就是右边的颜色。规则简单又一致,就算来一百个新点,也用同样的规则一个个分就行。
可世上的群不总是只有两个。像猫、狗、鸟这样有三群以上时,怎么办?

04

三群以上就多画边界

三群的话,一条线不够,因为一条线只能把地盘分成两块。这时就多画几条边界,把地盘分成三块、四块。
每一块都是一群的地盘,新点照样看落在哪一块来分。用概率回答的分类器,就给每一群打上概率,挑最大的那一群。前面讲的概率的想法,原样用在这里。

0条边界把地分成1格,每群一格

点添加边界。地盘从两块分成三块、四块,每一群都有了自己的一块。

块数多了,规则还是一样:多画边界把地盘分开,新点看落在哪一块来分。不管是两群还是四群,底下的想法都一样。
边界也不一定非得是直线。几群点弯弯曲曲地缠在一起时,就需要曲线边界,后面要学的神经网络就能画出这样复杂的边界。

05

小结

归纳起来是这样:分类就是分出某样东西属于定好的几群中的哪一群。和预测数值的回归不同,它回答的是群的名字。在两群之间画边界,新点看落在边界的哪一边来分。
三群以上,就多画边界。用一个位置定下属于哪一群,需要时再用概率说明有多确定,这就是分类。

依次点要点

依次点要点回顾一下。(分成两群 → 中间画边界 → 新点看在哪一边 → 三群以上多画边界)

现在,回归和分类这两种预测都看过了。一种回答数字,一种回答群,但都是从例子里找出一条线,再用到新输入上。
不过,要找到好的线,先得量一量现在这条线错得有多厉害。怎样用一个数表示错的程度,下一课讲损失时会说明。

一句话总结分类就是分出某样东西属于定好的几群中的哪一群。回归是猜中一个数值,分类则回答群的名字,比如垃圾邮件还是正常邮件。在两群之间画边界线把地盘分开,新点来了,只要看它落在边界的哪一边,就定下了属于哪一群。真实的数据往往分不干净,所以要找分错的点最少的边界。很多分类器会给每一群打上概率,挑最大的那个;靠近边界的点,概率接近一半一半。三群以上,就多画边界,把地盘分成几块。在点之间画边界,新点看落在边界的哪一边来分,这就是分类。
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