1.4.3 什么是无监督学习

同样,我们也可以让ChatGPT帮我们理解一下无监督学习的概念。在ChatGPT对话框中输入“用通俗易懂的语言解释一下什么是无监督学习”,会得到如下答复。

ChatGPT 无监督学习是一种机器学习方法,与监督学习不同,它没有预先定义的目标变量或标签。无监督学习的目标是在数据中找到潜在的模式和结构,这些模式和结构可以帮助我们理解数据并做出有用的预测。

举个例子,假设我们有一组没有标签的照片,我们想要根据它们的相似性将它们分组。我们可以使用聚类算法,该算法可以将相似的图像分到一组,并将不同的图像分配到不同的组中。聚类算法并不知道每个图像的标签,而是自动发现每个组内部的相似性,并将不同的组区分开来。

还有一个例子是降维,它是一种无监督学习方法,用于将高维数据映射到低维空间。降维可以帮助我们更好地理解数据,发现潜在的结构和模式。例如,我们可以使用主成分分析(PCA)算法将高维数据降维到二维或三维空间中,并在图表中显示数据的分布,帮助我们更好地理解数据。

总的来说,无监督学习是一种发现数据内在结构和模式的方法,它对于理解和分析复杂的数据非常有用,如图像、文本、音频等。

从上面的答复中可以看到,ChatGPT给出的无监督学习的概念解释中最需要我们关注的一点是,无监督学习使用的是没有标签的数据,这也是它与监督学习最明显的区别之一。ChatGPT还以图像聚类和降维为例进行说明。接下来,我们可以再问问ChatGPT“在什么情况下需要用到无监督学习”,得到的答复如下。

ChatGPT 无监督学习通常用于以下情况。

1. 数据没有标签或类别:如果我们没有任何关于数据的信息,那么无监督学习可以帮助我们了解数据的结构和特征。

2. 发现数据中的模式:无监督学习可以帮助我们发现数据中的潜在模式和结构,从而更好地理解数据。例如,聚类算法可以将相似的数据点分到一组。

3. 降低数据维度:当我们有大量的特征或变量时,无监督学习可以帮助我们降低数据的维度,以便更好地理解数据和进行可视化。例如,主成分分析(PCA)算法可以用于将高维数据降低到二维或三维空间,以便于可视化。

4. 数据预处理:无监督学习算法可以用于数据预处理,如特征提取、特征缩放和数据清洗等。它可以帮助我们准备数据以用于监督学习任务。

总之,无监督学习可以帮助我们在没有预先定义的标签或目标的情况下理解数据,发现数据中的模式和结构,并为监督学习任务提供数据预处理的支持。

ChatGPT给出了无监督学习的适用场景。在笔者的实际工作中,以上场景基本都有涉及。例如,某机关单位要对下属部门进行业绩考核,并评出最优秀的部门,但考核的维度非常多,有些部门在某个维度表现良好,而有些部门在其他维度表现良好,给考核带来很大难度。在这样的情况下,我们使用无监督学习中的数据降维,帮助该机关将多个维度降低到一维,这样各部门的综合表现就一目了然了。

无监督学习还有什么成功的应用呢?我们再来咨询一下ChatGPT。在ChatGPT对话框中输入“无监督学习的成功应用案例”,会得到如下答复。

ChatGPT 无监督学习已经在各种领域得到了广泛应用。以下是一些成功的应用案例。

1. 图像和视频分析:无监督学习可以帮助计算机自动识别图像和视频中的内容,如人脸、场景、动作等。这种技术已经应用于许多领域,如安防、医疗、广告等。

2. 自然语言处理:无监督学习可以帮助计算机学习语言的结构和语义,可以用于文本分类、情感分析、机器翻译等任务。

3. 生物信息学:无监督学习可以帮助研究人类和其他生物的基因、蛋白质和代谢通路等。它可以帮助科学家发现新的生物标记物和药物目标,并加速药物研发过程。

4. 网络安全:无监督学习可以帮助检测网络中的异常行为和攻击。它可以自动识别流量模式和威胁,从而帮助安全专家采取适当的措施保护网络安全。

5. 推荐系统:无监督学习可以帮助推荐系统自动发现用户的兴趣和偏好,从而提供更好的推荐结果。

总之,无监督学习已经在各种领域得到了成功的应用,并且有望在未来继续发挥重要作用。

在上面的答复中,ChatGPT介绍了5种不同的无监督学习应用案例,涵盖了从图像和视频分析到推荐系统等方方面面。笔者曾经为客户做过类似推荐系统的项目,只不过推荐的不是商品或服务,而是犯罪嫌疑人——通过无监督学习算法,将行为可疑的人员推荐给有关部门,供他们研判是否是重点嫌疑人。因此,笔者非常认同无监督学习在真实世界中能够发挥很大作用的观点。

除了监督学习和无监督学习,ChatGPT还列出了其他类型的机器学习,如强化学习和半监督学习等。这些概念,希望读者能自己与ChatGPT交互并获得答案。