Deeplearning Algorithms tutorial

谷歌的人工智能位于全球前列，在图像识别、语音识别、无人驾驶等技术上都已经落地。而百度实质意义上扛起了国内的人工智能的大旗，覆盖无人驾驶、智能助手、图像识别等许多层面。苹果业已开始全面拥抱机器学习，新产品进军家庭智能音箱并打造工作站级别Mac。另外，腾讯的深度学习平台Mariana已支持了微信语音识别的语音输入法、语音开放平台、长按语音消息转文本等产品，在微信图像识别中开始应用。全球前十大科技公司全部发力人工智能理论研究和应用的实现，虽然入门艰难，但是一旦入门，高手也就在你的不远处！ AI的开发离不开算法那我们就接下来开始学习算法吧！

孤立点分析

机器学习是一门多领域交叉学科，涉及概率论、统计学、逼近论、凸分析、算法复杂度理论等多门学科。主要研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识和技能，重新组织已有的知识结构，不断的改善自身的性能。

机器学习理论主要是设计和分析一些让计算机可以自动“学习”的算法。这些算法是一类能从数据中自动分析获得规律，并利用规律对未知数据进行预测的算法。简而言之，机器学习主要以数据为基础，通过大数据本身，运用计算机自我学习来寻找数据本身的规律，而这是机器学习与统计分析的基本区别。

机器学习主要有三种方式：监督学习，无监督学习与半监督学习。

（1）监督学习：从给定的训练数据集中学习出一个函数，当新的数据输入时，可以根据函数预测相应的结果。监督学习的训练集要求是包括输入和输出，也就是特征和目标。训练集中的目标是有标注的。如今机器学习已固有的监督学习算法有可以进行分类的，例如贝叶斯分类，SVM，ID3，C4.5以及分类决策树，以及现在最火热的人工神经网络，例如BP神经网络，RBF神经网络，Hopfield神经网络、深度信念网络和卷积神经网络等。人工神经网络是模拟人大脑的思考方式来进行分析，在人工神经网络中有显层，隐层以及输出层，而每一层都会有神经元，神经元的状态或开启或关闭，这取决于大数据。同样监督机器学习算法也可以作回归，最常用便是逻辑回归。

（2）无监督学习：与有监督学习相比，无监督学习的训练集的类标号是未知的，并且要学习的类的个数或集合可能事先不知道。常见的无监督学习算法包括聚类和关联，例如K均值法、Apriori算法。

（3）半监督学习：介于监督学习和无监督学习之间,例如EM算法。

如今的机器学习领域主要的研究工作在三个方面进行：1）面向任务的研究，研究和分析改进一组预定任务的执行性能的学习系统；2）认知模型，研究人类学习过程并进行计算模拟；3）理论的分析，从理论的层面探索可能的算法和独立的应用领域算法。

算法描述

1.算法摘要

孤立点分析是数据挖掘中一个重要方面，用来发现“小的模式”(相对于聚类而言)，即数据集中显著不同于其它数据的对象。孤立点又叫离群点。

Hawkins(1980)给出孤立点（outlier）的定义：孤立点是在数据集中与众不同的数据，使人怀疑这些数据并非随机孤立点，而是产生于完全不同的机制。孤立点可能在聚集运行或者检测的时候被发现，比如一个人的年龄是999，这在对数据库进行检测的时候就会被发现。还有就是outlier可能是本身就固有的，而不是一个错误，比如CEO的工资就比一般员工的工资高出很多。

2.算法原理

孤立点的挖掘方法主要有：基于统计学的、基于距离的、基于密度的局部离群点方法和基于深度偏差的方法。

马克威孤立点算法是基于距离的：设表示p点和它的第k个最近邻居的距离。直观地看，越大，p越有可能成为孤立点。 给定d维空间中包含N个点的数据集、参数N（孤立点个数）和k（偏差距离）,如果满足的点不超过n-1个,那么称p为孤立点。 如果对所有数据点根据其距离进行从大到小排序，那么前n个点就被看作是孤立点。

算法步骤如下，对每个p点，计算它的第k个最近邻居的距离，把具有极大值的前个n点作为孤立点。该算法每次处理一个点p，就需要扫描一遍数据库，总共需要扫描N遍（N为数据点数）。

算法应用

孤立点分析被广泛地应用于各种行业，如电信和信用卡欺骗（如检查购买金额或购买次数异常等）、贷款审批、药物研究（如用于发现对多种治疗方式的不寻常的反应）、气象预报、金融领域（如检查洗钱等异常行为）、客户分类（如确定极低或极高收入的客户的消费行为）、网络入侵检测等。

相关应用

聚类分析、异常监测、异常欺诈、行为异常

优点和缺点

优点：应用领域广泛，对异常检测、极端情况的事件发生尤其有用。

缺点：孤立点分析时，有时候得到的结果并不是我们想要的，是数据本身固有的一种属性，如总经理的工资待遇比员工高很多；在时间序列中寻找孤立点时，难度比较大，因为时间序列的数据可能隐藏在趋势、季节性或者其他循环规则变化中。对非整型的数值型数据，孤立点定义及分析需要特殊考虑。