浅谈数学、数学建模与⼈⼯智能(机器学习,深度学习)之间的关
系?
前⾔:
前⾔:
说来也巧合,我在⼤学⾥加⼊的第⼀个社团就是数学建模,各种各样的社团对我没有完全没有吸引⼒,什么舞蹈、爱⼼、创业、英语等,加⼊数学建模的原因有⼆:⼀是可以参加⽐赛,⼆是可以认识更多的朋友,但是在加⼊的第四周我就完全失望了,完全没有达到我的预期,平时组织活动⽐较及时,但是真正给你教东西的却很少,所以从那开始我就退出了,再也没去。所以你感觉⼀个社团给你提供不了你当初加⼊的初⼼,那就赶紧离开吧,别再浪费时间了。之后⼀年⾥都是按部就班地上课,没有搭理社团,但是QQ通知还是留着,直到有⼀天⾥通知有没有⼈愿意参加数模⼤赛,虽然⾥只剩下⼗⼏个⼈,那就报名呗,反正有专门的⽼师培训,之后都会在课余去参加培训,偶尔偷懒没去,之后经过平时,暑期培训参加了⽐赛。在⽐赛的时候⼀脸懵逼,B题题⽬都搞不懂,怎么做,那就选B吧,查各种资料写论⽂,建模,到了最后提交不了?你是在逗吗,三天的⾟苦⽩费了?结果也就没有拿到好成绩,就这样⼤⼀结束了,⼤⼆同样参加了,也拿到了成绩,在其期间也参加了其他的⽐赛,⽐如美赛,亚太赛,数创杯等,就算是经历吧。
总叙:
好了,⾔归正传,参加了这么多关于数模⽐赛,到底是为什么,或者是我喜欢数学吗?不是的,我⾼数⼀般般,由于个中原因,反正没怎么听⽼师讲课,所以对于数学我平常⼼,从2016年开始,AI的兴起,让我⾮常感兴趣,就特地去了解了下所学的课程,结果是⽆论是machine larning 还是deep leraning都需要数学建模思维,也就是现在⾮常抢⼿,⼯资⾮常⾼的算法⼯程师,并且数学建模是核⼼点,没有很好地建模思维,那你的项⽬就达不到所谓的智能。
那么数学与建模有什么联系,我们知道在⼤学如果要学⾼数必须要学习微积分,定积分,线性代数,概率论等,所以这些都是建模的基础,建模没有对错,只有better,所以基础肯定要有的,其次要会查资料,⽐如各种出版论⽂,最新的建模思维,只要熟练掌握,那么你的建模思维就会很⾼级,解决实际情况的⽅法就会很⾼效。我接触⽐较少,所以建模这块还在努⼒中,菜鸟⼀只。
数学与数学建模:
举个简单的列⼦:
如:⼀个星级旅馆有150个客房,经过⼀段时间的经营实践,旅馆经理得到了⼀些数据:每间客房定价为160元时,住房率为55%,每间客房定价为140元时,住房率为65%,
每间客房定价为120元时,住房率为75%,每间客房定价为100元时,住房率为85%。欲使旅馆每天收⼊最⾼,每间客房应如何定价?
简化假设]]
[简化假设
(1)每间客房最⾼定价为160元;
(2)设随着房价的下降,住房率呈线性增长;
(3)设旅馆每间客房定价相等。
建⽴模型]]
[建⽴模型
设y表⽰旅馆⼀天的总收⼊,与160元相⽐每间客房降低的房价为x元。由假设(2)可得,每降价1元,住房率就增加
。因此
由
可知
[求解模型
求解模型]]
利⽤⼆次函数求最值可得到当x=25即住房定价为135元时,y取最⼤值13668.75(元),
讨论与验证]]
[[讨论与验证
(1)容易验证此收⼊在各种已知定价对应的收⼊中是最⼤的。如果为了便于管理,定价为140元也是可以的,因为此时它与最⾼收⼊只差18.75元。
(2)如果定价为180元,住房率应为45%,相应的收⼊只有12150元,因此假设(1)是合理的。
这便是⼀个简单的数学建模,在这道题中我们需要考虑的是:
1.要做什么?
2.怎么做?
3.这样做合理吗?
4.如果这样做,假设那些可以改变?
5.这样做需要⽤到那些模型?
6.这种模型简洁吗?
7.确定了这种模型,怎么求解?
8.求解出来了,与现实合理吗?
9.在这个模型中,存在什么缺点,怎么去优化?
10.总结
差不多这⼗点是需要我们考虑的,也许要⼤量⽤到数学计算,甚⾄涉及到统计,经济学,专有软件(matlab,spass)的处理等,所以整个建模过程离不了数学知识。
数学建模与⼈⼯智能:
同样通过⼀个⼩例⼦来理解他们之间的关系:
matlab学好了有什么用题⽬:在⼀个公司中,由于某些原因,有些员⼯渐渐离⽹(从公司流失),对于此,请⽤机器学习算法预测客户流失的⼀些特点,包括年龄, 题⽬:
性别等其它因素。
决策树
在这道题中,利⽤机器学习时要⽤到⼀种建模模型:决策树
1.决策树如何构建?
2.构建决策树
3.⽣成决策树
4.利⽤ID3算法实现function
5.集成学习
6.然后利⽤PAI算法执⾏
7.分析效果
8.总结
不难发现通过这复杂的⼋步就完美提供了解决⽅案,完成项⽬需求,⽽这⼋步都需要扎实的建模思维,要不然⼏乎没办法做,所以数学建模对于⼈⼯智能算法⾮常关键。
Di-Tech算法⼤赛:
再者⽐如最新的滴滴Di-Tech算法⼤赛:
再者⽐如最新的滴滴
问题是:对⽆⼈驾驶车⽽⾔,最重要的是能够理解周围环境并做出相应决策,保证⾏车安全。参赛者需要努⼒到通过摄像头和 LIDAR 数据检测道路上的障碍物的最好⽅法。最终的系统应该能够识别⾏⼈、车辆和普通障碍物,对⼈类驾驶员和⽆⼈驾驶系统都有很⼤帮助。参赛者需要处理LIDAR、RADAR及摄像头原始数据,输出障碍物位置、移除噪⾳和环境错误检测。参赛者可以利⽤已经较为完善的 Kitti 数据集,在现有技术的基础上,加⼊⾃⼰的新⽅法和⼿段,来让算法获得更好表现。
不难发现⽆论是怎样的安全措施,数据分析,算法处理,都需要建模思维各个⽅⾯考虑,完美的建模便是最好的答案。
所以学习⼈⼯智能,数学建模是必须的,很难,但要坚持!
2017的最后⼀个⽉,⼤家努⼒!
2017-12-01
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