机器学习实操步骤:收集数据、数据准备、选择一个模型、训练、评估、参数调整、预测
本文详细介绍了机器学习的七个核心步骤,从数据收集到模型预测,为初学者提供了一条清晰的学习路径,帮助他们理解并掌握机器学习项目从开始到完成的全过程。
近两年来 AI 产业已然成为新的焦点和风口,各互联网巨头都在布局人工智能,不少互联网产品经理也开始考虑转型 AI 产品经理,入门AI产品经理,或许你应该了解一些相关技术,本文将为你介绍机器学习的7个步骤
机器学习(Machine Learning, ML)是教会计算机从数据中自动发现规律,并利用这些规律进行预测或决策的技术。
简单来说,就是让机器像人类一样“学习经验”,而无需被明确编程每一步该怎么做。
机器学习不是某种具体的算法,而是很多算法的统称。机器学习包含了很多种不同的算法,深度学习就是其中之一,这些算法能够让计算机自己在数据中学习从而进行预测。
机器学习在实际操作层面一共分为7步:收集数据、数据准备、选择一个模型、训练、评估、参数调整、预测
01 收集数据
获取与问题相关的原始数据(如用户行为记录、传感器数据、图片等)
(1)数据来源
公开数据集(如Kaggle)、爬虫抓取、传感器采集(如摄像头图像)。
(2)常见问题
- 数据量不足(如只有100条样本)
- 数据偏差(如只收集了某地区的房价)
02 数据准备
清洗数据、处理缺失值、标准化、特征提取等
(1)数据清洗
处理缺失值(如删除缺失行或用平均值填充)、去除重复或错误数据(如年龄字段出现负数)。
(2)特征工程
- 提取特征:从日期中拆分“月份”和“星期几”。
- 转换数据:将文本转为数值(如“男/女”编码为0/1)。
- 标准化:将身高数据从“厘米”统一为“米”。
(3)划分数据集
- 训练集(70%):用于模型学习。
- 验证集(15%):调参时评估效果。
- 测试集(15%):最终考核模型。
03 选择一个模型
根据问题类型选择算法模型
- 分类任务 (如垃圾邮件识别)→ 逻辑回归、随机森林、神经网络。
- 回归任务 (如房价预测)→ 线性回归、梯度提升树。
- 聚类任务 (如用户分群)→ K-means、层次聚类。
新手建议:从简单模型(如线性回归)开始,再尝试复杂模型(如深度学习)
04 训练
让模型从数据中学习规律评估
(1)核心过程
- 模型通过调整内部参数(如权重)拟合数据。
- 使用优化算法(如梯度下降)最小化预测误差(损失函数)
(2)关键参数
- 学习率:控制参数调整幅度(太大可能“跳过”最优解,太小训练慢)
- 迭代次数(Epochs) :数据被模型学习的轮次
05 评估模型
用测试集验证模型效果,判断模型是否“学得好”
(1)评估指标
- 分类任务:准确率、精确率、召回率、F1分数。
- 回归任务:均方误差(MSE)、R²分数。
- 聚类任务:轮廓系数、类内距离。
(2)验证方法
交叉验证:将数据分成多份,轮流用其中一份作为验证集,提高评估可靠性。
(3)常见问题
- 过拟合:模型在训练集表现好,测试集差(像死记硬背的学生)。
- 欠拟合:训练集和测试集都表现差(没学会规律)。
06 参数调整
调整模型的超参数(如学习率、树的深度)提升效果
(1)调整内容
- 模型超参数:如神经网络的层数、决策树的深度。
- 训练参数:如学习率、批量大小(Batch Size)。
(2)调参方法
- 网格搜索:遍历所有可能的参数组合,寻找最优解(计算成本高)。
- 随机搜索:随机尝试参数组合,效率更高。
- 自动化工具:如AutoML(自动机器学习)
07 预测
将训练好的模型投入实际使用
(1)部署方式
封装成API、嵌入到App或硬件设备中。
(2)持续监控
模型上线后可能出现性能下降(如数据分布变化)
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题图来自Unsplash,基于 CC0 协议。
机器学习主要的还是靠数据,要有足够的数据去喂养