机器学习理论、方法及应用

机器学习理论、方法及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:科学
作者:王雪松//程玉虎
出品人:
页数:177
译者:
出版时间:2009-8
价格:40.00元
装帧:
isbn号码:9787030254399
丛书系列:
图书标签:
  • 机器学习
  • ml
  • 机器学习
  • 理论
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具体描述

机器学习的研究不仅是人工智能领域的核心问题,而且已成为近年来计算机科学与技术领域中最活跃的研究分支之一。《机器学习理论、方法及应用》主要围绕基于神经网络的学习、强化学习和进化学习三个方面阐述机器学习理论、方法及其应用,共三部分13章。第一部分是神经网络学习及其在复杂非线性系统中的控制,包括基于时间差分的神经网络预测控制,基于径向基函数网络的机械手迭代学习控制,自适应T_S型模糊径向基函数网络等。第二部分是强化学习的大规模或连续空间表示问题,包括基于强化学习的白适应PID控制,基于动态回归网络的强化学习控制,基于自适应模糊径向基函数网络、支持向量机和高斯过程的连续空间强化学习,基于图上测地高斯基函数的策略迭代强化学习等。第三部分则是对分布估计优化算法进行研究,包括多目标优化问题的差分进化一分布估计算法,基于细菌觅食行为的分布估计算法在预测控制中的应用,一种多样性保持的分布估计算法及其在支持向量机参数选择问题中的应用等。为便于应用《机器学习理论、方法及应用》阐述的算法,书后附有部分机器学习算法MATLAB源程序。

《机器学习理论、方法及应用》可供理工科高等院校计算机科学、信息科学、人工智能和自动化技术及相关专业的教师及研究生阅读,也可供自然科学和工程技术领域中的研究人员参考。

深入探索宇宙的奥秘:现代天体物理学前沿 书籍简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角,探索现代天体物理学的最新进展和核心理论。我们将跨越恒星的诞生与死亡,聚焦于星系演化的宏伟图景,并最终触及宇宙学最前沿的未解之谜。这不是一本简单的科普读物,而是一部面向有志于深入理解宇宙规律的求知者的专业参考书与导览手册。 第一部分:恒星的生命周期与内部物理 本部分着重于恒星——宇宙中最活跃的发光体——的生命历程及其内在机制。 第一章:恒星的形成与前主序星阶段 我们将从星际介质的分子云坍缩开始,详细剖析引力不稳定性在恒星形成中的关键作用。重点讨论角动量如何通过吸积盘和双极性喷流得以有效移除,从而允许核心物质持续坍缩。书中将引入更精细的数值模拟结果,解释T-Tauri星和赫比格-哈罗天体(Herbig-Haro Objects)的物理起源,展示新生恒星如何挣脱包围它们的尘埃茧。对于前主序星的演化轨迹,我们将基于详细的对流和辐射传输模型,绘制出清晰的赫罗图(H-R Diagram)路径,并探讨不同质量恒星在这一阶段的能量耗散机制。 第二章:主序星的结构与能量产生 主序星阶段占据恒星生命的大部分时间。本章的核心在于核聚变反应的物理基础。我们将深入探讨质子-质子链(p-p Chain)和CNO循环在不同温度和质量恒星中的效率差异。通过求解恒星结构方程组(包括质量连续性、能量守恒、流体静力平衡和辐射/对流传输方程),读者将理解恒星内部的密度、温度和压力梯度是如何精确平衡引力塌缩的。特别关注太阳型恒星与大质量O/B型恒星内部结构模型(如对流核与辐射包的分布)的根本区别。 第三章:大质量恒星的末日与超新星爆发 大质量恒星的演化以其壮观的终结而闻名。本章细致描绘了惰性核心的逐步形成,从氦闪到碳、氖、氧、硅核的逐层核合成。我们将详细分析铁核的形成,并深入探讨核坍缩超新星(核心塌缩型II型、Ib/Ic型)的物理过程。重点阐述中微子在核心压缩和反弹中的关键角色,以及激波的形成、传播和最终的物质抛射机制。随后,我们将对比Ia型超新星(热核爆发)的白矮星质量限制(钱德拉塞卡极限)及其作为标准烛光的应用价值。 第四章:低质量恒星的平静归宿与遗迹 对于红矮星和类太阳恒星,演化路径更为平和。本章讨论红巨星分支的扩展、氦闪现象(对于低质量恒星)以及随后形成的水平分支和渐近巨星分支(AGB)阶段的奇特物理,如热脉冲和富含碳的物质抛射。最终的产物——白矮星的结构,将从简并态物理(费米气体压力)的角度进行阐述,并引入冷却曲线的计算方法,以及质量损失导致的行星状星云的形成过程。 第二部分:星系结构、动力学与演化 本部分将视角拉伸至银河尺度,探讨恒星如何组织成宏伟的星系结构,以及这些结构如何随时间演变。 第五章:银河系的结构与动力学 我们将精确测绘银河系的结构,包括旋臂、银盘的厚度和气体分布。动力学部分将侧重于理解恒星运动的离散速度分布,并引入恒星动力学中的关键概念,如弛豫时间、Virial定理的推广应用以及对星系团内动力学平衡的分析。重点讨论暗物质在银河系晕中的分布模型(如NFW廓线)及其对恒星轨道的影响。 第六章:星系形态分类与哈勃序列的意义 本章系统梳理埃德温·哈勃建立的星系分类系统(椭圆、透镜、螺旋、不规则星系)。我们不仅描述它们的表观形态,更深入挖掘其内在的物理区别,例如椭圆星系中恒星形成活动的停止机制、螺旋星系的盘面稳定性分析(如密度波理论的局限性),以及不规则星系通常是星系碰撞的产物。 第七章:星系形成与演化模型 星系形成是宇宙学中最复杂的课题之一。我们将介绍自下而上的结构形成模型,即基于冷暗物质(CDM)的层次化合并过程。书中详细解释了星系合并(Major/Minor Merger)对星系形态、恒星形成历史和恒星演化轨迹(星系“红移”现象)的决定性影响。通过分析星系群和星系团中的环境效应,如剥离过程(Ram-Pressure Stripping)和星系间的引力拖曳,来理解不同环境下星系特性的差异。 第八章:活动星系核(AGN)与超大质量黑洞 活动星系核是星系能量输出的极端形式。本章详细介绍统一模型(Unification Scheme),解释塞弗特星系、类星体(Quasar)和射电星系在不同视线角度下的表现差异。我们将重点分析吸积盘物理(如爱丁顿吸积率、光变曲线分析)和相对论性喷流的产生与传播机制,并探讨超大质量黑洞(SMBH)的质量与宿主星系恒星速度弥散度之间的M-sigma关系,揭示黑洞与星系共同演化的证据。 第三部分:宇宙学:时空、物质与命运 本部分将焦点投向宇宙的整体结构、起源和最终命运。 第九章:广义相对论基础与弗里德曼方程 为理解宇宙的膨胀,必须首先建立在爱因斯坦广义相对论(GR)的框架下。本章回顾GR中度规、时空曲率的基本概念,并推导(或详述推导过程)出描述均质、各向同性宇宙的弗里德曼方程。我们将分析不同物质和能量成分(辐射、普通物质、暗物质、暗能量)对宇宙膨胀率的贡献,并解析解的物理意义。 第十章:早期宇宙的暴胀与标准宇宙学模型 暴胀理论是解决宇宙学中视界问题和磁单极子问题的关键。本章详细介绍暴胀场(Inflaton Field)的动力学,以及暴胀如何产生初始的量子涨落,这些涨落在后来的宇宙中演化为星系和结构的基础。随后,我们将详述标准$Lambda$CDM模型的关键参数(如哈勃常数、物质密度参数$Omega_m$、暗能量密度参数$Omega_{Lambda}$),并通过分析宇宙微波背景(CMB)的各向异性功率谱,展示如何从观测数据中精确拟合这些参数。 第十一章:暗物质的性质与探测 暗物质是构成宇宙总质能约27%的神秘成分。本章系统回顾支持暗物质存在的观测证据,包括星系旋转曲线、星系团的引力透镜效应以及大尺度结构演化。我们将深入探讨目前主要的候选粒子模型(如WIMPs、轴子),并详细介绍当前地面和空间探测实验的设计原理和探测灵敏度,例如直接探测的散射实验和间接探测的湮灭信号搜索。 第十二章:暗能量与宇宙加速膨胀 对宇宙加速膨胀的发现彻底改变了我们的宇宙图景。本章专注于暗能量的物理本质,从最简单的宇宙学常数(真空能量)模型出发,探讨更复杂的动态暗能量模型,如精质(Quintessence)。我们将分析利用Ia型超新星数据、大尺度结构(LSS)和重子声学振荡(BAO)数据如何共同约束暗能量的状态方程$w$,并讨论这些发现对基础物理学,尤其是量子场论的深远影响。 附录:先进观测技术与数据分析 本书最后附上对支撑现代天体物理研究的关键技术综述,包括大型光学/红外望远镜的设计原理(如自适应光学)、射电干涉技术(如ALMA)、引力波探测器(如LIGO/Virgo)的工作机制,以及用于处理海量天文数据的机器学习与统计推断方法概述。

作者简介

目录信息

《智能科学技术著作丛书》序序前言第1章 机器学习概述 1.1 机器学习的概念 1.2 机器学习的发展历史 1.3 机器学习的分类 1.3.1 基于学习策略的分类 1.3.2 基于学习方法的分类 1.3.3 基于学习方式的分类 1.3.4 基于数据形式的分类 1.3.5 基于学习目标的分类 1.4 机器学习的主要策略 1.4.1 基于神经网络的学习 1.4.2 进化学习 1.4.3 强化学习 1.5 本书主要内容及安排 1.6 本章小结 参考文献第2章 基于时间差分的神经网络预测控制 2.1 方法的提出 2.2 基于时间差分的Elman网络预测控制 2.2.1 Elman网络预测模型 2.2.2 反馈校正模型 2.2.3 参考轨迹 2.2.4 滚动优化算法 2.3 仿真研究 2.3.1 预测仿真 2.3.2 跟踪仿真 2.4 本章小结 参考文献第3章 基于径向基函数网络的机械手迭代学习控制 3.1 机械手迭代学习控制 3.2 基于RBF网络的迭代学习控制 3.2.1 选取查询点的k个最接近样例 3.2.2 利用RBF网络拟合k个数据点 3.2.3 预测查询点的控制输入 3.3 仿真研究 3.4 本章小结 参考文献第4章 自适应T-S型模糊径向基函数网络 4.1 RBF网络和模糊推理系统的功能等价性 4.2 自适应T-S型FRBF网络结构 4.3 自适应T-S型FRBF网络学习 4.3.1 网络学习动态 4.3.2 网络结构学习 4.3.3 网络参数学习 4.3.4 算法步骤 4.4 仿真研究 4.5 本章小结 参考文献第5章 基于强化学习的自适应PID控制 5.1 Actor-Critic学习 5.2 基于强化学习的自适应PID控制 5.2.1 基于强化学习的自适应PID控制结构 5.2.2 基于RBF网络的Actor-Critic学习 5.3 控制器设计步骤 5.4 仿真研究 5.5 本章小结 参考文献第6章 基于动态回归网络的强化学习控制 6.1 Q学习 6.2 基于Elman网络的强化学习控制 6.2.1 基于Elman网络的Q学习 6.2.2 Elman网络学习算法 6.2.3 基于Elman网络的Q学习方法步骤 6.3 仿真研究 6.4 本章小结 参考文献第7章 基于自适应FRBF网络的强化学习 7.1 基于自适应FRBF网络的Actor-Qitic学习 7.1.1 基于自适应FRBF网络的Actorcritic学习结构 7.1.2 自适应FRBF网络的学习 7.1.3 算法步骤 7.1.4 仿真研究 7.2 基于自适应FRBF网络的Q学习 7.2.1 基于自适应FRBF网络的Q学习结构 7.2.2 自适应FRBF网络的学习 7.2.3 算法步骤 7.2.4 仿真研究 7.3 本章小结 参考文献第8章 基于支持向量机的强化学习 8.1 SVM 8.1.1 机器学习 8.1.2 核学习 8.1.3 SVM的思想 8.1.4 SVM的重要概念 8.2 基于SVM的强化学习 8.2.1 基于SVM的Q学习结构 8.2.2 基于滚动时间窗机制的SVM 8.2.3 算法步骤 8.2.4 仿真研究 8.3 基于协同最小二乘SVM的强化学习 8.3.1 基于协同最小二乘SVM的Q学习 8.3.2 LS-SVRM逼近状态一动作对到值函数的映射关系 8.3.3 LS-SVCM逼近状态空间到动作空间的映射关系 8.3.4 仿真研究 8.4 本章小结 参考文献第9章 基于高斯过程分类器的强化学习 9.1 基于高斯过程分类器的强化学习 9.2 在线高斯过程分类器学习 9.3 算法步骤 9.4 仿真研究 9.5 本章小结 参考文献第10章 基于图上测地高斯基函数的策略迭代强化学习 10.1 环境的图论描述 10.2 测地高斯基函数 10.3 递归最小二乘策略迭代 10.4 算法步骤 10.5 仿真研究 10.6 本章小结 参考文献第11章 多目标优化问题的差分进化一分布估计算法 11.1 多目标优化 11.2 多目标优化的差分进化一分布估计算法 11.2.1 多目标优化的DE-EDA混合算法步骤 11.2.2 多目标优化的DE子代生成策略 11.2.3 多目标优化的EDA子代生成策略 11.3 实例研究 11.4 本章小结 参考文献第12章 基于细菌觅食行为的分布估计算法在预测控制中的应用 12.1 方法的提出 12.2 基于改进分布估汁算法的预测控制 12.2.1 预测模型 12.2.2 反馈校正模型 12.2.3 基于改进分布估计算法的滚动优化 12.3 实验分析 12.3.1 Benchmark函数实验 12.3.2 预测控制的曲线跟踪实验 12.4 本章小结 参考文献第13章 一种多样性保持的分布估计算法 13.1 混沌模型 13.2 多样性保持分布估计算法 13.3 Benchmark函数实验 13.4 在支持向量机参数选择中的应用 13.4.1 算法步骤 13.4.2 Chebyshev混沌时间序列预测 13.5 本章小结 参考文献附录 部分机器学习算法MATLAB源程序 程序1 第11章 多目标差分进化-分布估计算法MATLAB源程序 程序2 第12章 基于细菌觅食行为的分布估计算法部分MATLAB源程序 程序3 第13章 一种多样性保持的分布估计算法部分MATLAB程序
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书最让我印象深刻的一点是,它在讲解每一种机器学习方法时,都非常注重其“背后”的逻辑和“设计”的初衷。它不是简单地给出公式和步骤,而是深入挖掘为什么会有这样的方法,它解决了什么问题,以及它与其他方法的联系和区别。例如,在讲解K-means聚类时,它不仅仅是告诉我们如何计算质心和分配样本,而是详细阐述了其作为一种迭代优化算法的原理,以及它对初始质心选择的敏感性。这种对“为什么”的深入探讨,让我能够更加扎实地掌握每一种方法,并能在实际应用中灵活运用。

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作为一名非数学专业的读者,我曾一度对机器学习中的数学理论感到望而却步。然而,《机器学习理论、方法及应用》这本书的出现,彻底改变了我的看法。它在讲解数学概念时,采用了非常生动的类比和形象的比喻,让我能够轻松理解那些原本抽象的数学思想。例如,在解释向量空间时,它用到了“房间”和“家具”的比喻,让我瞬间明白了基向量和线性组合的概念。这种“寓教于乐”的教学方式,极大地降低了学习门槛,让我能够更加自信地去探索机器学习的奥秘。

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我一直以来都在寻找一本能够帮助我建立起机器学习“整体观”的书籍,而不是停留在孤立的算法层面。《机器学习理论、方法及应用》这本书在这方面做得相当出色。它在“理论”、“方法”和“应用”之间,构建了一条清晰的逻辑链条。它先是讲解基础理论,然后介绍具体方法,最后再将其应用于实际场景。这种结构性的安排,让我能够更好地理解机器学习是一个怎样的生态系统,以及各种组件是如何协同工作的。书中的一些案例,也让我看到了机器学习在现实世界中的巨大潜力,激励我继续深入探索这个领域。

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我一直对机器学习模型的“可解释性”和“公平性”问题抱有浓厚的兴趣,这不仅是学术上的挑战,更是现实社会应用中必须面对的难题。《机器学习理论、方法及应用》这本书在“理论”和“应用”的结合处,给我带来了一些新的思考。它在讨论模型时,会穿插一些关于模型解释性的内容,比如LIME和SHAP等模型解释技术。虽然书中对此的篇幅并不算特别详尽,但已经足够让我了解到这些技术的基本思想,以及它们在理解复杂模型决策过程中的重要性。这让我意识到,未来的机器学习模型,不仅要追求高精度,更要注重其透明度和可信度。

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这本书在“应用”部分,提供了丰富的案例研究,涵盖了从图像识别到自然语言处理等多个热门领域。我尤其关注的是它如何将前面介绍的理论和方法,在具体的实际问题中落地。例如,书中在讲解卷积神经网络(CNN)时,不仅仅是介绍了卷积层、池化层这些基本单元,还通过一个具体的图像分类项目,一步步展示了如何构建模型、准备数据集、进行训练和评估。它详细解释了数据增强(data augmentation)在提升模型鲁棒性方面的作用,以及如何利用迁移学习(transfer learning)来加速模型的收敛并提高性能。这种从理论到实践的无缝衔接,让我感觉自己不再是孤立地学习算法,而是能够真正地将它们应用到解决实际问题中。书中提供的代码示例,虽然不是直接的编程指南,但却清晰地展示了关键的实现思路,让我能够触类旁通,将书本知识转化为可执行的代码。

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我一直对机器学习的“前沿”话题非常感兴趣,但很多时候,这些前沿知识都分散在大量的论文中,阅读起来既费时又费力。《机器学习理论、方法及应用》这本书在“应用”部分,为我打开了一个新的窗口。它不仅仅局限于传统的机器学习任务,还触及了一些更具挑战性的领域,比如强化学习(reinforcement learning)和生成模型(generative models)。书中对强化学习的介绍,从马尔可夫决策过程(MDP)讲起,逐步深入到Q-learning和Deep Q-Networks(DQN)等经典算法,并且还探讨了其在游戏AI和机器人控制等领域的应用。这让我对如何让机器“自主学习”有了更清晰的认识。同样,在生成模型方面,书中对变分自编码器(VAE)和生成对抗网络(GAN)的讲解,虽然篇幅不算特别长,但却点出了其核心思想和关键挑战。

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我是一名对机器学习的数学根基特别重视的读者,所以当我在《机器学习理论、方法及应用》这本书中看到如此详实的数学基础讲解时,我感到非常欣慰。它并没有像很多入门书籍那样,把数学部分一笔带过,而是花了很多篇幅来回顾和讲解必要的数学工具。我特别欣赏它对概率论和统计学概念的梳理,比如贝叶斯定理、最大似然估计(MLE)、最大后验估计(MAP)等等,这些概念对于理解许多机器学习模型的原理至关重要。书中对这些概念的讲解,不仅仅是给出定义,而是通过直观的例子和图示,帮助读者建立起深刻的理解。例如,在解释最大似然估计时,它会举一个抛硬币的例子,来阐述如何根据观测到的数据来估计未知参数。这种扎实的数学基础铺垫,让我在后续学习各种模型时,能够游刃有余,不再被数学公式所吓倒。

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这本书的扉页印着“机器学习理论、方法及应用”,当我拿到它的时候,我内心是充满期待的。一直以来,我都在这个领域摸索,虽然接触过不少教材和论文,但总感觉碎片化,缺乏一条清晰的脉络。我期望这本书能够提供一个系统性的视角,将那些分散的知识点串联起来,形成一个完整的知识体系。拿到书后,我迫不及待地翻阅,一开始就被其详实的理论基础所吸引。它并没有直接跳到算法层面,而是花了相当大的篇幅去讲解支撑机器学习的数学原理,比如线性代数、概率论、统计学中的关键概念。这对我来说是至关重要的,因为我发现很多时候,我们只是在使用API,但并不知道其背后运作的逻辑,一旦遇到问题,就无从下手。这本书在这方面做得非常出色,它用通俗易懂的语言解释了复杂的数学概念,并将其与机器学习的实际应用联系起来,让我能够更深入地理解模型的内在机制。举个例子,在讲解线性回归时,它不仅给出了公式,还详细阐述了最小二乘法的几何意义,以及如何通过梯度下降来优化目标函数。这种深入浅出的讲解方式,让我受益匪浅。

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我一直对机器学习的“黑箱”问题感到困扰,特别是深度学习模型,其决策过程往往难以解释。我一直渴望找到一本能够帮助我理解模型内部运作的书籍,而非仅仅停留在调参和应用层面。《机器学习理论、方法及应用》这本书在这方面给我带来了惊喜。它在“方法”部分,花费了大量篇幅去剖析各种主流算法的原理,不仅仅是罗列公式,更重要的是阐释了这些方法背后的设计思想和数学直觉。例如,在讲解支持向量机(SVM)时,它并没有仅仅停留在核函数和最大间隔,而是深入探讨了拉格朗日乘子法和对偶问题的由来,以及为何在特征空间中进行线性划分比在原始空间中更具优势。这种对“为什么”的追问,是我在其他许多教材中很少看到的。更令我印象深刻的是,书中对模型泛化能力的讨论,它详细解释了偏差-方差权衡(bias-variance tradeoff),并给出了正则化(regularization)等控制过拟合的方法。这些理论上的深入探讨,直接指导了我如何更好地选择和调整模型,避免陷入“过拟合”或“欠拟合”的陷阱。

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我一直认为,一本好的技术书籍,不应该仅仅是理论的堆砌,更应该能够引发读者的思考,并提供解决实际问题的思路。《机器学习理论、方法及应用》这本书在这方面做得相当不错。它在讲解完一种方法后,往往会引出其局限性,并探讨如何改进。例如,在介绍决策树时,它会讨论过拟合的问题,并引出随机森林(random forest)和梯度提升树(gradient boosting)等集成学习方法,来解决这个问题。这种“追根溯源”和“迭代优化”的讲解方式,让我能够更深刻地理解算法的发展演进过程,以及它们各自的优劣势。书中的很多讨论,都能够启发我思考,在实际项目中,应该如何选择最适合的模型,以及如何去评估模型的性能。

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