机器学习基础：数学理论+算法模型+数据处理+应用实践 机器学习，作为人工智能领域的重要分支，正在逐渐改变我们生活和工作的方式。要想深入理解和有效应用机器学习技术，必须扎实掌握其基础知识。这其中，数学理论、算法模型、数据处理和应用实践是四大不可或缺的要素。 数学理论是机器学习的基石。统计概率、线性代数、微积分和优化理论等数学知识，为机器学习提供了严密的逻辑基础和数学工具。掌握这些理论知识，可以帮助我们更好地理解机器学习算法的原理和运行机制，从而更有效地应用它们解决实际问题。 算法模型是机器学习的核心。分类算法、聚类算法、回归算法和降维算法等，都是机器学习中常用的算法模型。精通这些算法的原理和应用场景，可以帮助我们根据具体问题的特点选择合适的算法，从而构建出高效、准确的机器学习模型。 数据处理是机器学习的重要环节。在机器学习项目中，数据的质量和预处理方式往往对模型的性能产生重要影响。因此，我们需要掌握特征提取、数据清洗、数据变换和特征选择等数据处理技术，以提高数据的质量和模型的性能。 应用实践是检验机器学习基础知识和技能的试金石。通过参与实际项目，我们可以将理论知识与实际应用相结 ### 机器学习基础知识点详解 #### 一、数学理论 **1.1 统计概率** - **定义**: 统计概率是研究随机事件发生可能性的一门学科。 - **重要性**: 在机器学习中，统计概率帮助我们理解数据分布、模型参数的概率意义，以及如何从样本数据中估计这些参数。 - **应用**: 最大似然估计、贝叶斯估计等。 **1.2 线性代数** - **定义**: 研究向量空间和线性映射的数学分支。 - **重要性**: 用于表示和操作多维数据结构，如矩阵运算、特征值和特征向量等。 - **应用**: 数据集的表示、线性变换、特征分解等。 **1.3 微积分** - **定义**: 研究连续变化的数学分支，包括微分和积分两大部分。 - **重要性**: 微积分是优化算法的基础，帮助我们找到函数的最大值或最小值。 - **应用**: 梯度下降算法、最优化问题求解等。 **1.4 优化理论** - **定义**: 研究如何寻找函数的极值。 - **重要性**: 在机器学习中，优化理论用于调整模型参数，以最小化误差函数或最大化目标函数。 - **应用**: 梯度下降、牛顿法、拟牛顿法等。 #### 二、算法模型 **2.1 分类算法** - **定义**: 将输入数据分配到特定类别的算法。 - **例子**: 逻辑回归、决策树、支持向量机等。 - **评估**: 精确率、召回率、F1分数等指标。 **2.2 聚类算法** - **定义**: 将相似的数据对象分组在一起的方法。 - **例子**: K-Means、层次聚类、DBSCAN等。 - **评估**: 轮廓系数、Calinski-Harabasz指数等。 **2.3 回归算法** - **定义**: 预测连续值输出的算法。 - **例子**: 线性回归、岭回归、Lasso回归等。 - **评估**: 均方误差、R²分数等。 **2.4 降维算法** - **定义**: 减少数据特征数量的技术。 - **例子**: 主成分分析(PCA)、线性判别分析(LDA)等。 - **评估**: 重构误差、解释方差比等。 #### 三、数据处理 **3.1 特征提取** - **定义**: 从原始数据中提取有意义的信息。 - **例子**: 文本中的词频-逆文档频率(TF-IDF)、图像中的边缘检测等。 - **重要性**: 提高模型的预测性能。 **3.2 数据清洗** - **定义**: 清除数据中的噪声、不一致性和缺失值。 - **例子**: 使用均值、中位数填充缺失值，异常值检测等。 - **重要性**: 确保数据质量，减少模型训练时的偏差。 **3.3 数据变换** - **定义**: 转换数据格式，使其符合算法要求。 - **例子**: 归一化、标准化等。 - **重要性**: 加速模型收敛，提高预测准确性。 **3.4 特征选择** - **定义**: 从大量特征中挑选出对目标变量贡献最大的特征子集。 - **例子**: 递归特征消除(RFE)、基于模型的选择等。 - **重要性**: 减少模型复杂度，防止过拟合。 #### 四、应用实践 **4.1 实际项目** - **定义**: 将理论知识应用于解决实际问题的过程。 - **例子**: 推荐系统、图像识别、自然语言处理等。 - **重要性**: 验证理论的有效性，积累实践经验。 **4.2 模型评估** - **定义**: 测量模型性能的过程。 - **例子**: 交叉验证、混淆矩阵、ROC曲线等。 - **重要性**: 选择最佳模型，改进模型性能。 **4.3 过拟合与欠拟合** - **定义**: 模型过于复杂或简单导致的问题。 - **解决方案**: 正则化、增加数据量、特征选择等。 - **重要性**: 平衡模型复杂度与泛化能力。 **4.4 模型调参** - **定义**: 调整模型参数以获得更好的性能。 - **例子**: 网格搜索、随机搜索等。 - **重要性**: 提升模型效果，实现最佳配置。 通过以上对机器学习基础知识的详细介绍，我们可以看出，机器学习不仅仅是一系列算法的应用，更是建立在深厚数学理论基础上的科学。掌握这些理论知识和技术，能够让我们更加深刻地理解机器学习的工作原理，并在实践中取得更好的成果。

阐述了采场围岩三维力学特征及其影响因素,在分析冲击地压发生机理的基础上,初步探讨了综采采场围岩应力壳演化特征与发生冲击地压的联系,认为随开采特点及影响因素的改变,采场围岩应力壳的演化及发展为冲击地压的孕育发生创造了力学及能量条件,强调充分认识采场围岩应力壳的演化特征对防治冲击地压等煤矿动力灾害具有重要意义。

采用相似条件采场类比、现场实测和数值分析综合研究方法,研究了厚冲积层薄基岩采场围岩三维力学特征,研究表明:厚冲积层薄基岩采场矿压显现与基采比密切相关,随着基采比增大,采场矿压趋于缓和。按基采比大小可将采场划分为"有板有壳"、"有板无壳"和"无板无壳"3种类型。"有板有壳"类型采场,应力壳为采场第1掩体,其下位的断裂带板(梁)结构为第2掩体,采场矿压显现缓和;"有板无壳"类型采场,断裂带板(梁)结构为采场惟一掩体,其上位无"应力壳"承载,板(梁)结构失稳后采场矿压显现剧烈;"无板无壳"类型采场,无板(梁)结构和"应力壳"的掩护,冲积层荷载直接传递在液压支架上,该类采场易发生压架事故。"无板无壳"类型采场的覆岩结构沿竖向划分为两带,即"垮落带"和"弯曲下沉带"。并对形成3种类型采场的力学机理进行分析。

开发环境：win10、Qt5.15.2 主要实现低功耗蓝牙BLE的基本功能：设备扫描、设备连接、发现服务、发现特征、特征及描述符的读写等功能； BLE在蓝牙4.0版本以后的产物，该BLE调试助手在win10上测试可用，在win7上不支持；仅Qt5.14以上版本支持BLE开发。

为研究综放开采沿空留巷围岩变形特征,以山西铺龙湾煤业有限公司4102综放工作面为工程背景,从理论层面分析了沿空留巷围岩大变形机理,发现4102综放工作面沿空留巷围岩发生大变形主要原因是基本顶关键块体断裂回转使留巷位置由低值应力区变为高值应力区,在此基础上采用FLAC3D软件对沿空留巷围岩应力分布规律及变形特征进行分析。结果表明:在支护初期巷旁支护体垂直应力为1. 5 MPa,巷道围岩水平位移极小,当基本顶发生断裂后,巷旁支护体垂直应力增加,最大达3. 22 MPa,此时的变形速率也达到最大,随着上覆岩层触矸,巷道围岩垂直应力及两帮变形速率也逐渐稳定。

针对矿物浮选过程中的一类回收率预测问题,提出了一种基于泡沫图像特征提取的预测算法。该算法采用最小二乘支持向量机(LSSVM)建立预测模型,通过施密特正交化对核矩阵进行简约,利用核偏最小二乘方法(KPLS)进行LSSVM参数辨识,以此构造具有稀疏性的LSSVM,有效地减小了算法的计算复杂度。为检验模型泛化及预测能力,为多个泡沫特征信息引入预测模型,采用泡沫图像特征提取方法提取泡沫颜色、速度、尺寸、承载量及破碎率特征。实验结果表明,该预测算法对浮选回收率具有良好预测效果。

在使用深度学习模型研究遥感影像地物分类问题时,某些地物的遥感影像可用于训练的样本很少。同时,多样化的遥感影像获取方式产生了大量不同空间分辨率的多模态遥感影像。融合这些多模态遥感影像,弥补样本量少导致分类精度低的缺陷,是小样本的遥感影像高精度分类领域中亟待解决的问题。针对上述问题,提出了考虑两种空间分辨率遥感影像相关关系的融合分类方法。首先,使用两个并行的深度学习网络分别提取两种空间分辨率影像的高层特征;其次,将提取到的高层特征通过融合方法进行融合;最后,得到融合后的高层特征作为输入,训练整个融合分类模型。实验表明,不同融合策略的分类精度不同,本文提出的基于高层特征级别的融合策略可以有效提高分类精度。

"多模态特征融合的遥感图像语义分割网络" 本文介绍了一种多模态特征融合的遥感图像语义分割网络，称为MMFNet。该网络能够融合 IRRG(Infrared、Red、Green)图像和 DSM(Digital Surface Model)图像，提取融合后的特征，并使用残差解码块(Residual Decoding Block, RDB)和复合空洞空间金字塔(Complex Atrous Spatial Pyramid Pooling, CASPP)模块提取跳跃连接的多尺度特征。 MMFNet 网络的架构主要包含以下几个部分： 1. 编码器：使用双输入流的方式同时提取 IRRG 图像的光谱特征和 DSM 图像的高度特征。 2. 解码器：使用残差解码块(Residual Decoding Block, RDB)提取融合后的特征，并使用密集连接的方式加强特征的传播和复用。 3. 复合空洞空间金字塔(Complex Atrous Spatial Pyramid Pooling, CASPP)模块：提取跳跃连接的多尺度特征。 实验结果表明，MMFNet 网络在国际摄影测量与遥感学会(International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, ISPRS)提供的 Vaihingen 和 Potsdam 数据集上取得了 90.44%和 90.70%的全局精确度，相比较与 DeepLabV3+、OCRNet 等通用分割网络和 CEVO、UFMG_4 等同数据集专用分割网络具有更高的分割精确度。 本文的贡献在于： 1. 提出了多模态特征融合的遥感图像语义分割网络，能够融合 IRRG 图像和 DSM 图像，提高了遥感图像语义分割的精确度。 2. 引入了残差解码块(Residual Decoding Block, RDB)和复合空洞空间金字塔(Complex Atrous Spatial Pyramid Pooling, CASPP)模块，提高了网络的表达能力和泛化能力。 本文提出了一个多模态特征融合的遥感图像语义分割网络，能够提高遥感图像语义分割的精确度和泛化能力，有助于国土资源规划、智慧城市等领域的应用。

Matlab研究室上传的视频均有对应的完整代码，皆可运行，亲测可用，适合小白； 1、代码压缩包内容 主函数：main.m； 调用函数：其他m文件；无需运行 运行结果效果图； 2、代码运行版本 Matlab 2019b；若运行有误，根据提示修改；若不会，私信博主； 3、运行操作步骤 步骤一：将所有文件放到Matlab的当前文件夹中； 步骤二：双击打开main.m文件； 步骤三：点击运行，等程序运行完得到结果； 4、仿真咨询 如需其他服务，可私信博主或扫描视频QQ名片； 4.1 博客或资源的完整代码提供 4.2 期刊或参考文献复现 4.3 Matlab程序定制 4.4 科研合作

1、引言 　　故障特征提取是模拟电路故障诊断的关键，而模拟电路由于故障模型复杂、元件参数的容差、非线性、噪声以及大规模集成化等现象使电路故障信息表现为多特征、高噪声、非线性的数据集，且受到特征信号观测手段、征兆提取方法、状态识别技术、诊断知识完备程度以及诊断经济性的制约，使模拟电路的故障诊断技术滞后于数字电路故障诊断技术而面临巨大的挑战。模拟电路故障诊断本质上等价于模式识别问题，因此研究如何把电路状态的原始特征从高维特征空间压缩到低维特征空间，并提取有效故障特征以提高故障诊断率就成了一个重要的课题。本文将简要介绍部分模拟电路故障诊断中使用的特征提取方法的 原理步骤及其优缺点，为进一步的研究打