現(xiàn)實任務(wù)中，應(yīng)當(dāng)怎樣做和教科書講的結(jié)論相抵觸，這時候候要怎樣辦呢？豈非教科書中的結(jié)論失足了？

　　假如愿望懂得機械進修，或許曾經(jīng)決議投身機械進修，你會第一時光找到各類教材停止充電，同時在心中默許：書里講的是牛人年夜神的終生聰明，是準(zhǔn)確無誤的行為指南，賣力進修就可以取得疾速晉升。但現(xiàn)實情形是，你極可能曾經(jīng)在走彎路。

　　科技成長很快，數(shù)據(jù)在指數(shù)級增加，情況也在指數(shù)級轉(zhuǎn)變，是以許多時刻教科書會跟不上時期的成長。有時，即使是寫教科書的人，也不見得都明確結(jié)論面前的“所以然”，是以有些結(jié)論就會落伍于時期。針對這個成績，第四范式開創(chuàng)人、首席履行官戴文淵近日就在公司外部分享上，向年夜家引見了機械進修教材中的七個經(jīng)典成績。戴文淵是ACM世界冠軍（2005年），“遷徙進修”全球領(lǐng)武士物，在遷徙進修范疇單篇論文援用數(shù)至今仍排名世界第三。曾任百度鳳巢戰(zhàn)略的技巧擔(dān)任人、華為諾亞方舟試驗室主任迷信家。

　　本文依據(jù)演講實錄整頓，略有刪減。

　　有時我們會發(fā)明，在現(xiàn)實任務(wù)中，應(yīng)當(dāng)怎樣做和教科書講的結(jié)論相抵觸，這時候候要怎樣辦呢？豈非教科書中的結(jié)論失足了？現(xiàn)實上，有時確切如斯。所以明天我就想和年夜家分享一下機械進修教材中的一些經(jīng)典成績，愿望對年夜家往后的任務(wù)和進修有所贊助。

　　成績一：神經(jīng)收集不宜跨越3層

　　這是最著名毛病斷定，如今的教科書簡直曾經(jīng)不再有如許的結(jié)論，但假如看15年、20年前的機械進修教科書，會有一個很風(fēng)趣的結(jié)論：神經(jīng)收集不克不及跨越三層。這和我們?nèi)缃裾f的深度進修是抵觸的，深度進修如今年夜家比拼的不是神經(jīng)收集能不克不及跨越三層，而是能不克不及做出一百層、一千層或許更多。

　　那為何之前的教科書上會寫神經(jīng)收集不克不及跨越三層，這就要從神經(jīng)收集的汗青說起。五十年月有位迷信家叫Marvin Minksy，他是一名生物學(xué)家，數(shù)學(xué)又很好，所以他在研討神經(jīng)元的時刻就在想能不克不及用數(shù)學(xué)模子去描繪生物的神經(jīng)元，是以就設(shè)計了感知機。感知機就像一個神經(jīng)細胞，它能像神經(jīng)細胞一樣連起來，構(gòu)成神經(jīng)收集，就像年夜腦的神經(jīng)收集。其其實60年月開端的時刻，是有很深的神經(jīng)收集，但其時經(jīng)由年夜量試驗發(fā)明，不跨越三層的神經(jīng)收集后果不錯，因而年夜概到80年月時就得出結(jié)論：神經(jīng)收集不宜跨越三層。

　　那為何如今這條結(jié)論又被顛覆了呢？現(xiàn)實上這條結(jié)論是有條件前提的，即在數(shù)據(jù)量不年夜的情形下，神經(jīng)收集不宜跨越三層。而從2005年開端，年夜家發(fā)明跟著數(shù)據(jù)增長，深度神經(jīng)收集的表示優(yōu)越，所以漸漸走向深度進修。其實這里真正準(zhǔn)確的道理是Valiant引理，它可以懂得為“模子龐雜度（例如專家體系的規(guī)矩數(shù)目）要和數(shù)據(jù)量成反比”。數(shù)據(jù)量越年夜，模子就越龐雜。上個世紀由于數(shù)據(jù)量小，所以神經(jīng)收集的層數(shù)不克不及太深，如今數(shù)據(jù)量年夜，所以神經(jīng)收集的層數(shù)就要做深。這也說明了為何其時教科書會有如許的結(jié)論，而如今跟著深度進修的風(fēng)行，年夜家曾經(jīng)不再會以為這句話是對的。

　　成績二：決議計劃樹不克不及跨越五層

　　假如有同窗看教科書上引見決議計劃樹，會有一個說法就是決議計劃樹要減枝，決議計劃樹假如不減枝后果欠好。還有教科書會告知決議計劃樹不克不及跨越五層，跨越五層的決議計劃樹后果欠好。這個結(jié)論和神經(jīng)收集結(jié)論一樣，神經(jīng)收集不克不及跨越三層也是由于其時數(shù)據(jù)量不年夜，決議計劃樹不克不及跨越五層也是由于上個世紀數(shù)據(jù)量不敷年夜，二叉樹決議計劃樹假如深度是N的話，龐雜度年夜概是2的N次方，所以不跨越五層龐雜度也就是三十多。假如數(shù)據(jù)量到達一百萬的時刻，決議計劃樹能到達十幾二十層的范圍，假如數(shù)據(jù)量到了一百億的時刻決議計劃樹能夠要到三十幾層。

　　如今，我們強調(diào)更深的決議計劃樹，這能夠和教科書講的相抵觸。抵觸的緣由是如今全部場景下數(shù)據(jù)質(zhì)變年夜，所以要做更深的決議計劃樹。固然，我們也紛歧定在一切的場景里都有很年夜數(shù)據(jù)量，假如碰到了數(shù)據(jù)量小的場景，我們也要曉得決議計劃樹是要做淺的。最基本來講，就是看有若干數(shù)據(jù)，能寫出多龐雜的模子。

　　成績?nèi)禾攸c選擇不克不及跨越一千個

　　有些教科書會零丁開個章節(jié)來說特點選擇，告知我們在拿到數(shù)據(jù)后，要先刪除一些不主要的特點，乃至有的教科書注明，特點數(shù)不克不及跨越一千，不然模子后果欠好。但其實這個結(jié)論也是有條件前提的，假如數(shù)據(jù)量少，是不克不及夠充足支持許多特點，但假如數(shù)據(jù)量年夜，結(jié)論就會紛歧樣。這也就是為何我們做LogisticRegression會有幾十億個特點，而不是限制在幾百個特點。

　　曩昔傳統(tǒng)數(shù)據(jù)剖析軟件，如SAS，之所以只要幾百個特點，是由于它出生于上世紀七十年月，它面對的成績是在詳細場景下沒有太多可用數(shù)據(jù)，能夠只要幾百上千個樣本。是以，在設(shè)計體系時，就只須要針對幾百個特點設(shè)計，不須要幾十億個特點，由于上千個樣本沒法支持幾十億特點。但如今，跟著數(shù)據(jù)量增長，特點量也須要增長。所以我以為，在年夜數(shù)據(jù)情況下，全部機械進修教科書里關(guān)于特點選擇的章節(jié)曾經(jīng)落伍于時期，須要依據(jù)新的情勢從新撰寫；固然在小數(shù)據(jù)場景下，它依然具有價值。

　　成績四：集成進修取得最勤學(xué)習(xí)后果

　　第四個叫做集成進修，這個技巧在各類數(shù)據(jù)發(fā)掘競賽中特殊有效，好比近年KDD CUP的冠軍簡直都是采取集成進修。甚么是集成進修？它不是做一個模子，而是做許多（例如一千個）紛歧樣的模子，讓每一個模子投票，投票的成果就是終究的成果。假如不斟酌資本限制情形，這類形式是后果最好的。這也是為何KDDCUP選手們都選擇集成進修的方法，為了尋求最初后果，不在意投入若干，在這類前提下，集成進修就是最好的方法。

　　但在實際中，企業(yè)做機械進修尋求的不是用無窮的資本做盡量好的后果，而是若何充足應(yīng)用無限資本，取得最好后果。假定企業(yè)只要兩臺機械，若何用這兩臺機械取得最好的后果呢？假如采取集成進修，用兩臺機械跑五個模子，就要把兩臺機械分紅五份，每一個模子只能用0.4臺機械去跑，是以跑的數(shù)據(jù)量就無限。那假如換種方法，不消集成進修，就用一個模子去跑，就可以跑5倍的數(shù)據(jù)。平日5倍的數(shù)據(jù)量能比集成進修有更好的后果。在工業(yè)界比擬少會運用集成進修，重要是由于工業(yè)界絕年夜多半的場景都是資本受限，資本受限時最好的方法是想方法放出來更多的數(shù)據(jù)。集成進修由于跑更多的模子招致只能放更少的數(shù)據(jù)，平日這類后果都邑變差。

　　成績五：正樣本和負樣本平衡采樣到1：1

　　第五個叫做平衡采樣，絕年夜多半的教科書都邑講到。它是指假如我們練習(xí)一個模子，正樣本和負樣本很不屈均，好比在正樣本和負樣本1：100的情形下，就須要對正、負樣本做平衡采樣，把它釀成1：1的比例，如許才是最好的。但其實這個結(jié)論紛歧定對，由于統(tǒng)計進修里最基本的一條道理就是練習(xí)場景和測試場景的散布要一樣，所以這個結(jié)論只在一個場景下成立，那就是應(yīng)用模子的場景中正、負樣本是1:1，那這個結(jié)論就是對的。

　　準(zhǔn)確的做法是，運用場景是1：100，那練習(xí)聚集最好也是1：100。平衡采樣紛歧建都是對的，多半情形下不采樣反而才是準(zhǔn)確的。由于年夜多時刻，我們直接把練習(xí)聚集和測試聚集做隨機拆分，或許依照時光拆分，兩者的散布就是分歧的，誰人時刻不采樣是最好的。固然有時刻，我們也會發(fā)明做負樣本采樣會有更好的后果，好比范式在為某股分制銀行卡中間做生意業(yè)務(wù)反訛詐時，就做了負樣本采樣，那是由于當(dāng)我們把一切樣本都放出來后，發(fā)明盤算資本不敷，所以只能做采樣。正樣本與負樣本年夜概是1：1000或許1：10000，假如對正樣本做采樣，喪失信息量會比擬年夜，所以我們選擇對負樣本采樣，好比做1：1000的采樣，再把負樣本以1000的加權(quán)加歸去。在資本受限時這么做，會盡量下降信息量的喪失。但假如僅僅是為了把它做平衡而做負樣本采樣，平日是紕謬的。和后面幾個成績分歧，負樣本采樣其實不是因情況轉(zhuǎn)變而結(jié)論變更，現(xiàn)實上就不該該做負樣本采樣。

　　成績六：穿插驗證是最好的測試辦法

　　下一個成績叫做穿插驗證，是指假定要將一份數(shù)據(jù)拆分紅練習(xí)集和測試集，這個時刻怎樣評價出它的誤差？穿插驗證是把聚集拆成五份，取四份做練習(xí)集、一份做測試集，而且每次選擇分歧的那一份做測試級，最初測出五個成果再做均勻，這被以為是最好的測試辦法。

　　穿插驗證確切是一個還不錯的驗證的辦法，但在實際運用場景下，它常常不是最適合的一種方法。由于平日來講，我們用機械進修做的工作是猜測，絕年夜多半情形下我們是用如今或許曩昔的數(shù)據(jù)做一個模子來猜測將來。而拿曩昔的練習(xí)猜測將來的最好測試辦法不是穿插驗證，由于穿插驗證是依照生意業(yè)務(wù)或許按人拆分的。最適合的是辦法實際上是依照時光拆分，好比評價的時刻拔取一個時光點，用在這個時光點之前的數(shù)據(jù)做練習(xí)，猜測在這個時光點以后的，這是最接近真實運用場景的評價成果。

　　穿插驗證能夠只實用于和時光屬性不相干的場景，好比人臉辨認，但我們面對更多的運用場景，不管是風(fēng)險、營銷或許反訛詐，都是在用曩昔的數(shù)據(jù)練習(xí)后猜測將來，最適合如許場景的評價辦法不是穿插驗證，而是依照時光去拆分。

　　成績七：過擬合必定欠好

　　最初一個叫過擬合，這也是一個評論辯論特殊多的話題。之前，平日我們會說假如模子做的太龐雜了就會過擬合，如PPT左邊所示，而最好的方法應(yīng)當(dāng)是圖中中央的狀況——擬合的方才好，圖中右邊的模子underfitting，沒有練習(xí)完整。但如今來看，年夜多半的現(xiàn)實場景都是在拿曩昔猜測將來，過擬合紛歧定是欠好的，照樣要看詳細場景。假如這個場景是曩昔見過的情形比擬多，新的情形比擬少的時刻，過擬合反卻是好的。

　　打個比喻，假如期末測驗題就是日常平凡的功課，那我們把日常平凡的功課都背一遍就是最好的方法，而這就是過擬合。假如期末測驗不考日常平凡功課，滿是新題，那末這個時刻就不克不及只背日常平凡的功課，還要充足懂得這門課的常識，控制若何推懂得題的技能。所以過擬合利害與否，完整取決于場景。假如運用場景依附逝世記硬背就可以弄定，那過擬合反卻是好的?，F(xiàn)實上在我們的設(shè)計外面，許多時刻我們會偏向于往過擬合靠一點，能夠做新題會差一點，然則關(guān)于逝世記硬背的送分題會做的異常好。在拿曩昔猜測將來的運用場景下，有的時刻過擬合紛歧定欠好，要依據(jù)現(xiàn)實情形來看。

　　明天與年夜家分享了教科書中的幾個經(jīng)典成績。其其實現(xiàn)實工業(yè)運用中，我們不會完整依照教科書中的方法去理論。我們也會設(shè)計很深的模子、很深的決議計劃樹、許多的特點、會過擬合一點，我們更強調(diào)按時光拆分，不強調(diào)平衡采樣。面臨教科書中的結(jié)論，我們須要學(xué)會的是依據(jù)現(xiàn)實場景做出響應(yīng)靈巧斷定。