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第1章 引言 1

1.1 学习与智能优化：燎原之火 1

1.2 寻找黄金和寻找伴侣 3

1.3 需要的只是数据 5

1.4 超越传统的商业智能 5

1.5 LION方法的实施 6

1.6 “动手”的方法 6

第2章 懒惰学习：最近邻方法 9

第3章 学习需要方法 14

3.1 从已标记的案例中学习：最小化和泛化 16

3.2 学习、验证、测试 18

3.3 不同类型的误差 21

第一部分 监督学习 26

第4章 线性模型 26

4.1 线性回归 27

4.2 处理非线性函数关系的技巧 28

4.3 用于分类的线性模型 29

4.4 大脑是如何工作的 30

4.5 线性模型为何普遍，为何成功 31

4.6 最小化平方误差和 32

4.7 数值不稳定性和岭回归 34

第5章 广义线性最小二乘法 37

5.1 拟合的优劣和卡方分布 38

5.2 最小二乘法与最大似然估计 42

5.2.1 假设检验 42

5.2.2 交叉验证 44

5.3 置信度的自助法 44

第6章 规则、决策树和森林 50

6.1 构造决策树 52

6.2 民主与决策森林 56

第7章 特征排序及选择 59

7.1 特征选择：情境 60

7.2 相关系数 62

7.3 相关比 63

7.4 卡方检验拒绝统计独立性 64

7.5 熵和互信息 64

第8章 特定非线性模型 67

8.1 logistic回归 67

8.2 局部加权回归 69

8.3 用LASSO来缩小系数和选择输入值 72

第9章 神经网络：多层感知器 76

9.1 多层感知器 78

9.2 通过反向传播法学习 80

9.2.1 批量和bold driver反向传播法 81

9.2.2 在线或随机反向传播 82

9.2.3 训练多层感知器的高级优化 83

第10章 深度和卷积网络 84

10.1 深度神经网络 85

10.1.1 自动编码器 86

10.1.2 随机噪声、屏蔽和课程 88

10.2 局部感受野和卷积网络 89

第11章 统计学习理论和支持向量机 94

11.1 经验风险最小化 96

11.1.1 线性可分问题 98

11.1.2 不可分问题 100

11.1.3 非线性假设 100

11.1.4 用于回归的支持向量 101

第12章 最小二乘法和健壮内核机器 103

12.1 最小二乘支持向量机分类器 104

12.2 健壮加权最小二乘支持向量机 106

12.3 通过修剪恢复稀疏 107

12.4 算法改进：调谐QP、原始版本、无补偿 108

第13章 机器学习中的民主 110

13.1 堆叠和融合 111

13.2 实例操作带来的多样性：装袋法和提升法 113

13.3 特征操作带来的多样性 114

13.4 输出值操作带来的多样性：纠错码 115

13.5 训练阶段随机性带来的多样性 115

13.6 加性logistic回归 115

13.7 民主有助于准确率拒绝的折中 118

第14章 递归神经网络和储备池计算 121

14.1 递归神经网络 122

14.2 能量极小化霍普菲尔德网络 124

14.3 递归神经网络和时序反向传播 126

14.4 递归神经网络储备池学习 127

14.5 超限学习机 128

第二部分 无监督学习和聚类 132

第15章 自顶向下的聚类：K均值 132

15.1 无监督学习的方法 134

15.2 聚类：表示与度量 135

15.3 硬聚类或软聚类的K均值方法 137

第16章 自底向上（凝聚）聚类 142

16.1 合并标准以及树状图 142

16.2 适应点的分布距离：马氏距离 144

16.3 附录：聚类的可视化 146

第17章 自组织映射 149

17.1 将实体映射到原型的人工皮层 150

17.2 使用成熟的自组织映射进行分类 153

第18章 通过线性变换降维（投影） 155

18.1 线性投影 156

18.2 主成分分析 158

18.3 加权主成分分析：结合坐标和关系 160

18.4 通过比值优化进行线性判别 161

18.5 费希尔线性判别分析 163

第19章 通过非线性映射可视化图与网络 165

19.1 最小应力可视化 166

19.2 一维情况：谱图绘制 168

19.3 复杂图形分布标准 170

第20章 半监督学习 174

20.1 用部分无监督数据进行学习 175

20.1.1 低密度区域中的分离 177

20.1.2 基于图的算法 177

20.1.3 学习度量 179

20.1.4 集成约束和度量学习 179

第三部分 优化：力量之源 184

第21章 自动改进的局部方法 184

21.1 优化和学习 185

21.2 基于导数技术的一维情况 186

21.2.1 导数可以由割线近似 190

21.2.2 一维最小化 191

21.3 求解高维模型（二次正定型） 191

21.3.1 梯度与最速下降法 194

21.3.2 共轭梯度法 196

21.4 高维中的非线性优化 196

21.4.1 通过线性查找的全局收敛 197

21.4.2 解决不定黑塞矩阵 198

21.4.3 与模型信赖域方法的关系 199

21.4.4 割线法 200

21.4.5 缩小差距：二阶方法与线性复杂度 201

21.5 不涉及导数的技术：反馈仿射振荡器 202

21.5.1 RAS：抽样区域的适应性 203

21.5.2 为健壮性和多样化所做的重复 205

第22章 局部搜索和反馈搜索优化 211

22.1 基于扰动的局部搜索 212

22.2 反馈搜索优化：搜索时学习 215

22.3 基于禁忌的反馈搜索优化 217

第23章 合作反馈搜索优化 222

23.1 局部搜索过程的智能协作 223

23.2 CoRSO：一个政治上的类比 224

23.3 CoRSO的例子：RSO与RAS合作 226

第24章 多目标反馈搜索优化 232

24.1 多目标优化和帕累托最优 233

24.2 脑-计算机优化：循环中的用户 235

第四部分 应用精选 240

第25章 文本和网页挖掘 240

25.1 网页信息检索与组织 241

25.1.1 爬虫 241

25.1.2 索引 242

25.2 信息检索与排名 244

25.2.1 从文档到向量：向量-空间模型 245

25.2.2 相关反馈 247

25.2.3 更复杂的相似性度量 248

25.3 使用超链接来进行网页排名 250

25.4 确定中心和权威：HITS 254

25.5 聚类 256

第26章 协同过滤和推荐 257

26.1 通过相似用户结合评分 258

26.2 基于矩阵分解的模型 260

参考文献 263

索引 269