机器学习是AI的关键技术之一，是指机器从历史数据中学习规律，从而提升系统某个性能度量的过程。这篇文章，我们在作者的带领下梳理下全流程。

机器学习，机器从历史数据中学习规律，从而提升系统某个性能度量的过程。在工业界中的应用主要为：研究如何让计算机从历史数据中更好地学习，从而产生一个优秀模型以提升系统某项性能的学科。

1952年，“Machine Learning”的概念被提出。

一、机器学习与AI的关系

AI是一个领域，1956年8月被正式提出，主要包括三大要素：算法、算力、算据。机器学习便是其中的算法，算力指的是计算资源，最主要的是芯片。故而AI包含机器学习，而机器学习这一实现AI的方法论包括传统机器学习、深度学习、强化学习、深度强化学习等子技术。

AI分为三个阶段：弱人工智能、强人工智能、超人工智能。

1. 弱人工智能：专注某方面能力，智商高，情商为0
2. 强人工智能：可以批评性思考，智商情商均高
3. 超人工智能：智商与情商全面超越人类，思维多元化。

二、机器学习全流程

1. 问题定义

利用机器学习构建模型需要考虑以下问题定义，问题定义清楚后再考虑以下3个问题。

1）机器学习的任务类型是什么？

机器学习的任务类型可以分成两大类：一类是预测类任务，如销量预测、推荐系统、人脸识别等，一类为生成类任务，基于历史数据学习后，可以从零生成任务，具体细化分类如下

2）使用什么算法来构建模型

任务类型确定后，可以结合具体场景确定使用什么算法。

以CTR预估模型为例，工业界搞起普遍使用LR（logistics regression，逻辑回归）算法，现在多使用DNN（deep neutral network，深度神经网络）算法。

3）如何评估模型的好坏

不同任务类型需要使用不同指标来评估模型效果。对于CTR预估模型，离线训练时应该使用AUC（area under curve，曲线下面积）指标进行评估。。

2. 数据处理

数据处理分为4步：数据收集、数据清晰、数据标注、数据切分。

以用户CTR为例进行说明：

• 数据收集：确定需使用的数据，分为正样本（用户点击）和负样本（用户不点击）、基本信息特征（最好近期，样本量大时可以随机抽样）
• 数据清洗：剔除脏数据、测试数据、无效数据、统一字段含义。
• 数据标注：人工达标分类，明确样本标签
• 数据切分：训练集+测试集测试拟合效果，调试防过拟合/不拟合。（注：小心“数据穿越”问题的出现）

3. 特征工程

模型效果一部分由数据质量决定，一部分由特征工程决定。挑选使用场景下最适合、最有效的特征并加入模型，这就是特征工程的工作。此时业务专家的经验输入可以帮助锁定有效特征。

4. 模型训练

常见的模型训练方法有四种：监督学习、无监督学习、半监督学习、强化学习，主要区分点在于是否数据打标、算法模式。

1. 监督学习：打好已知训练数据的标签，目的明确的学习特征。
2. 无监督学习：直接训练数据模型，原因：数据杂乱、标注成本高、区分标准难确定，方式比如聚类
3. 半监督学习：有的达标，有的不打
4. 强化学习：不需要达标，与环境互动，奖励/惩罚+反馈调整。

经过数据+算法输入，构建完特征工程后即有初版模型，表现形式为函数，如y=ax+by+cz+d，模型训练结果可能出现欠拟合、过拟合、正常三种情况。

5. 模型评估

模型评估主要指离线效果评估，不是在线上做小流量的ABTest试验，需要在测试集上进行验证，对于不同任务有不同的关注点。

• 分类任务：召回率、精准率、AUC指标
• 聚类任务：聚类纯度、兰德系数
• 回归任务：MSE、RMSE、R-Squared。

6. 模型应用

在线上真实环境进行效果测试。用户行为变化、数据迭代速度是影响因素，所以需要线上不断调优。