機器學習預測演算法

A. 機器學習中的各種演算法適用於哪些預測

1.決策樹(Decision Trees)： 
決策樹是一個決策支持工具，它使用樹形圖或決策模型以及序列可能性。包括各種偶然事件的後果、資源成本、功效。下圖展示的是它的大概原理： 
  
  
從業務決策的角度來看，大部分情況下決策樹是評估作出正確的決定的概率最不需要問是/否問題的辦法。它能讓你以一個結構化的和系統化的方式來處理這個問題，然後得出一個合乎邏輯的結論。 
2.樸素貝葉斯分類(Naive Bayesian classification)： 
樸素貝葉斯分類是一種十分簡單的分類演算法，叫它樸素貝葉斯分類是因為這種方法的思想真的很樸素，樸素貝葉斯的思想基礎是這樣的：對於給出的待分類項，求解在此項出現的條件下各個類別出現的概率，哪個最大，就認為此待分類項屬於哪個類別。 
  
  
它的現實使用例子有： 
將一封電子郵件標記(或者不標記)為垃圾郵件 
將一篇新的文章歸類到科技、政治或者運動 
檢查一段文本表達的是積極情緒還是消極情緒 
臉部識別軟體 
3.最小二乘法(Ordinary Least Squares Regression)： 
如果你懂統計學的話，你可能以前聽說過線性回歸。最小二乘法是一種計算線性回歸的方法。你可以把線性回歸當做在一系列的點中畫一條合適的直線的任務。有很多種方法可以實現這個，「最小二乘法」是這樣做的 —你畫一條線，然後為每個數據點測量點與線之間的垂直距離，並將這些全部相加，最終得到的擬合線將在這個相加的總距離上盡

B. 機器學習中需要掌握的演算法有哪些

在學習機器學習中，我們需要掌握很多演算法，通過這些演算法我們能夠更快捷地利用機器學習解決更多的問題，讓人工智慧實現更多的功能，從而讓人工智慧變得更智能。因此，本文為大家介紹一下機器學習中需要掌握的演算法，希望這篇文章能夠幫助大家更深入地理解機器學習。
首先我們為大家介紹的是支持向量機學習演算法。其實支持向量機演算法簡稱SVM，一般來說，支持向量機演算法是用於分類或回歸問題的監督機器學習演算法。SVM從數據集學習，這樣SVM就可以對任何新數據進行分類。此外，它的工作原理是通過查找將數據分類到不同的類中。我們用它來將訓練數據集分成幾類。而且，有許多這樣的線性超平面，SVM試圖最大化各種類之間的距離，這被稱為邊際最大化。而支持向量機演算法那分為兩類，第一就是線性SVM。在線性SVM中，訓練數據必須通過超平面分離分類器。第二就是非線性SVM，在非線性SVM中，不可能使用超平面分離訓練數據。
然後我們給大家介紹一下Apriori機器學習演算法，需要告訴大家的是，這是一種無監督的機器學習演算法。我們用來從給定的數據集生成關聯規則。關聯規則意味著如果發生項目A，則項目B也以一定概率發生，生成的大多數關聯規則都是IF_THEN格式。Apriori機器學習演算法工作的基本原理就是如果項目集頻繁出現，則項目集的所有子集也經常出現。
接著我們給大家介紹一下決策樹機器學習演算法。其實決策樹是圖形表示，它利用分支方法來舉例說明決策的所有可能結果。在決策樹中，內部節點表示對屬性的測試。因為樹的每個分支代表測試的結果，並且葉節點表示特定的類標簽，即在計算所有屬性後做出的決定。此外，我們必須通過從根節點到葉節點的路徑來表示分類。
而隨機森林機器學習演算法也是一個重要的演算法，它是首選的機器學習演算法。我們使用套袋方法創建一堆具有隨機數據子集的決策樹。我們必須在數據集的隨機樣本上多次訓練模型，因為我們需要從隨機森林演算法中獲得良好的預測性能。此外，在這種集成學習方法中，我們必須組合所有決策樹的輸出，做出最後的預測。此外，我們通過輪詢每個決策樹的結果來推導出最終預測。
在這篇文章中我們給大家介紹了關於機器學習的演算法，具體包括隨機森林機器學習演算法、決策樹演算法、apriori演算法、支持向量機演算法。相信大家看了這篇文章以後對機器學習有個更全面的認識，最後祝願大家都學有所成、學成歸來。

C. 機器學習有幾種演算法

1. 線性回歸

工作原理：該演算法可以按其權重可視化。但問題是，當你無法真正衡量它時，必須通過觀察其高度和寬度來做一些猜測。通過這種可視化的分析，可以獲取一個結果。

2. 邏輯回歸

根據一組獨立變數，估計離散值。它通過將數據匹配到logit函數來幫助預測事件。

3. 決策樹

利用監督學習演算法對問題進行分類。決策樹是一種支持工具，它使用樹狀圖來決定決策或可能的後果、機會事件結果、資源成本和實用程序。根據獨立變數，將其劃分為兩個或多個同構集。

4. 支持向量機(SVM)

基本原理(以二維數據為例)：如果訓練數據是分布在二維平面上的點，它們按照其分類聚集在不同的區域。基於分類邊界的分類演算法的目標是，通過訓練，找到這些分類之間的邊界(直線的――稱為線性劃分，曲線的――稱為非線性劃分)。對於多維數據(如N維)，可以將它們視為N維空間中的點，而分類邊界就是N維空間中的面，稱為超面(超面比N維空間少一維)。線性分類器使用超平面類型的邊界，非線性分類器使用超曲面。

5. 樸素貝葉斯

樸素貝葉斯認為每個特徵都是獨立於另一個特徵的。即使在計算結果的概率時，它也會考慮每一個單獨的關系。

它不僅易於使用，而且能有效地使用大量的數據集，甚至超過了高度復雜的分類系統。

6. KNN(K -最近鄰)

該演算法適用於分類和回歸問題。在數據科學行業中，它更常用來解決分類問題。

這個簡單的演算法能夠存儲所有可用的案例，並通過對其k近鄰的多數投票來對任何新事件進行分類。然後將事件分配給與之匹配最多的類。一個距離函數執行這個測量過程。

7. k – 均值

這種無監督演算法用於解決聚類問題。數據集以這樣一種方式列在一個特定數量的集群中：所有數據點都是同質的，並且與其他集群中的數據是異構的。

8. 隨機森林

利用多棵決策樹對樣本進行訓練並預測的一種分類器被稱為隨機森林。為了根據其特性來分類一個新對象，每棵決策樹都被排序和分類，然後決策樹投票給一個特定的類，那些擁有最多選票的被森林所選擇。

9. 降維演算法

在存儲和分析大量數據時，識別多個模式和變數是具有挑戰性的。維數簡化演算法，如決策樹、因子分析、缺失值比、隨機森林等，有助於尋找相關數據。

10. 梯度提高和演演算法

這些演算法是在處理大量數據，以作出准確和快速的預測時使用的boosting演算法。boosting是一種組合學習演算法，它結合了幾種基本估計量的預測能力，以提高效力和功率。

綜上所述，它將所有弱或平均預測因子組合成一個強預測器。

D. 常用機器學習方法有哪些

機器學習中常用的方法有：

(1) 歸納學習

符號歸納學習：典型的符號歸納學習有示例學習、決策樹學習。

函數歸納學習(發現學習)：典型的函數歸納學習有神經網路學習、示例學習、發現學習、統計學習。

(2) 演繹學習

(3) 類比學習：典型的類比學習有案例(範例)學習。

(4) 分析學習：典型的分析學習有解釋學習、宏操作學習。

(4)機器學習預測演算法擴展閱讀：

機器學習常見演算法：

1、決策樹演算法

決策樹及其變種是一類將輸入空間分成不同的區域，每個區域有獨立參數的演算法。決策樹演算法充分利用了樹形模型，根節點到一個葉子節點是一條分類的路徑規則，每個葉子節點象徵一個判斷類別。先將樣本分成不同的子集，再進行分割遞推，直至每個子集得到同類型的樣本，從根節點開始測試，到子樹再到葉子節點，即可得出預測類別。此方法的特點是結構簡單、處理數據效率較高。

2、樸素貝葉斯演算法

樸素貝葉斯演算法是一種分類演算法。它不是單一演算法，而是一系列演算法，它們都有一個共同的原則，即被分類的每個特徵都與任何其他特徵的值無關。樸素貝葉斯分類器認為這些「特徵」中的每一個都獨立地貢獻概率，而不管特徵之間的任何相關性。然而，特徵並不總是獨立的，這通常被視為樸素貝葉斯演算法的缺點。簡而言之，樸素貝葉斯演算法允許我們使用概率給出一組特徵來預測一個類。與其他常見的分類方法相比，樸素貝葉斯演算法需要的訓練很少。在進行預測之前必須完成的唯一工作是找到特徵的個體概率分布的參數，這通常可以快速且確定地完成。這意味著即使對於高維數據點或大量數據點，樸素貝葉斯分類器也可以表現良好。

3、支持向量機演算法

基本思想可概括如下：首先，要利用一種變換將空間高維化，當然這種變換是非線性的，然後，在新的復雜空間取最優線性分類表面。由此種方式獲得的分類函數在形式上類似於神經網路演算法。支持向量機是統計學習領域中一個代表性演算法，但它與傳統方式的思維方法很不同，輸入空間、提高維度從而將問題簡短化，使問題歸結為線性可分的經典解問題。支持向量機應用於垃圾郵件識別，人臉識別等多種分類問題。

E. 機器學習中常用的方法有什麼

機器學習中常用的方法有LR，SVM，集成學習，貝葉斯

F. 有什麼機器學習的目標識別的好演算法

摘要 1. 線性回歸

G. 怎麼用機器學習演算法預測經度和緯度

首先這個問題不完整，所謂預測經緯度是基於什麼背景預測誰的經緯度？不同的背景將產生完全不同的解決方案。
從提問者的描述中可以看到，提問者似乎感興趣的是如何從對一個數字的預測到一對數組的預測，我嘗試從這個抽象的角度進行一些回答，權當拋磚引玉吧。
首先，既然是經緯度二元數據，那自然就可以聯想到距離，而在傳統機器學習演算法中，有相當多的演算法都是基於距離的，例如KNN、Kmeans，這些演算法通過計算距離完成對樣本點的分類或聚類，自然也就得到了樣本點的經緯度范圍；

其次，如果是個回歸的任務，那最笨的辦法就是經度和緯度分別進行回歸然後得到結果，如果使用了基於損失函數的演算法，當然也可以將經度和緯度的回歸損失進行疊加進行訓練，進而完成訓練。

H. 機器學習有哪些演算法

1. 線性回歸
在統計學和機器學習領域，線性回歸可能是最廣為人知也最易理解的演算法之一。
2. Logistic 回歸
Logistic 回歸是機器學習從統計學領域借鑒過來的另一種技術。它是二分類問題的首選方法。
3. 線性判別分析
Logistic 回歸是一種傳統的分類演算法，它的使用場景僅限於二分類問題。如果你有兩個以上的類，那麼線性判別分析演算法（LDA）是首選的線性分類技術。
4.分類和回歸樹
決策樹是一類重要的機器學習預測建模演算法。
5. 樸素貝葉斯
樸素貝葉斯是一種簡單而強大的預測建模演算法。
6. K 最近鄰演算法
K 最近鄰（KNN）演算法是非常簡單而有效的。KNN 的模型表示就是整個訓練數據集。
7. 學習向量量化
KNN 演算法的一個缺點是，你需要處理整個訓練數據集。
8. 支持向量機
支持向量機（SVM）可能是目前最流行、被討論地最多的機器學習演算法之一。
9. 袋裝法和隨機森林
隨機森林是最流行也最強大的機器學習演算法之一，它是一種集成機器學習演算法。

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I. 如何運用機器學習解決復雜系統的預測問題

現實生活中預測通常難做到精準，比如股市，自然災害， 長久的天氣預測。

在市場這種系統里， 有兩個關鍵要素， 一個是個體和個體之間的互相作用（博弈），一個是系統與外部環境（地球資源）之間的相互作用（反饋），因此而形成復雜模式（Pattern）， 這種模式通常很難預測。
而這種類型的系統我們通常定義為復雜系統： 由大量單元互相作用組成的系統， 由於集體行為的非線性（總體不等於個體之和）， 而形成具備無數層級的復雜組織。或者稱為涌現性。
復雜科學即研究復雜系統的一套聯系不同尺度現象的數學方法。在人類試圖理解那些和自身生存最相關的東西時，而經典物理學的還原論（把整體拆成部分）思維的卻不適用。物理預測的核心方法是動力學方法, 即人們由實驗出發抽象出引起運動改變的原因, 把這些原因量化為變數，用微分方程來描述, 從而取得對整個未來的精確解，如麥克斯韋方程組可以預測從光波的速度到磁線圈轉動發電任何的電磁學現象。而你卻無法通過了解市場上每個人的特性就很好的預測整個市場走勢。
復雜系統難以預測的原理可以從以下幾方面理解：
1， 高維詛咒: 構成現實生活的系統往往被大量未知變數決定， 比如生物由無數的細胞組成。 基因，是由無數獨立的單元組成的， 市場， 由無數的交易者組成， 這些用物理的描述方法來預測， 就是極高維度空間的運動問題。維度，首先使得再簡單的方程形式都十分復雜難解。
此處補充維度的科學定義： 維度是一個系統里可以獨立變化的變數個數， 一個有非常多變數的系統，如復雜網路，假如每個變數不是互相獨立，也可以是低維系統。 比如一個軍營里的方陣，即使人數眾多， 也會因為大家都做著一模一樣的動作，而只有一個獨立變數，成為一維系統。
2， 非線性詛咒：高維度系統的維度之間具有復雜的相互作用，導致我們不能把系統分解為單一維度然後做加法的方法研究。 高維加上非線性我們將得到對初級極為敏感的混沌系統。

非線性的一個重要推論是組織的產生， 因為非線性，1+1可以大於2或小於2， 為組織的產生提供了理論基礎。
3， 反饋詛咒： 復雜系統中反饋無處不在， 即使是一個簡單的一維系統， 反饋也可以使得系統的特性很豐富， 最典型的反饋是某種記憶效應， 使得系統產生復雜的路徑依賴， 此刻你的現實與歷史深刻關聯，而關聯方法導致復雜的模式產生。
反身性是一種由預測產生的特殊反饋， 當你預測股市的價格， 會引起你的交易策略變化從而影響你的預測， 是為反身性。
4， 隨機詛咒: 復雜系統往往含有不包含確定規律的隨機雜訊，加上這些雜訊， 系統的行為更加難預測， 而很多時候， 我們也無法區分一個系統里發現的模式是雜訊導致還是由於元件之間的相互作用。
這四大詛咒是這些系統難以理解和預測的原因， 而這個時候， 復雜系統和機器學習的方法論可以作為一種非常有力的手段幫我們從復雜性中挖掘模式。
第一種方法叫模型驅動（Model approch）， 即想辦法找到事物變化的原因， 用一種降維的思路列出微分方程， 即從非常繁復的要素中化簡出最重要的一個或者兩個， 從而化繁瑣為簡單，不管三七二十一先抓住主要矛盾。其中的範例便是非線性動力學。
註： 此處我們有兩個基本假設讓非線性動力學得到簡化，一個是只討論連續變數，另一個是不考慮系統內的隨機性（無雜訊項）。
1， 如果一個系統可以化簡到一維， 那麼你只需要研究其內部存在的反饋性質並描述它即可。 負反饋導致穩定定點產生， 正反饋導致不穩定性。 很多事物多可以抽象為一維系統，包括簡單環境下的人口增長問題。
2， 如果一個系統可以化簡到二維， 那麼你需要研究兩個維度間的相互作用，最終可以互為負反饋而穩定下來，互為正反饋而爆發，或者產生此消彼長的周期軌道。 比如戀愛中的男女是個二維系統， 互為負反饋就回到普通朋友， 互為正反饋在愛欲中爆發-比如羅密歐與朱麗葉， 此消彼長那是玩捉迷藏的周期游戲。
3， 如果一個系統是三維的， 則混沌可能產生。 混沌即對初值極為敏感的運動體系。 你一旦偏離既定軌道一點， 即幾乎無法回去。
4， 如果一個系統大於三維， 那麼你需要用一個復雜網路描述它的運動， 這個時候我們可以得到我們復雜系統的主角- collective phenomena & emergence。 復雜網路的性質主要取決於單體間相互作用的方式， 以及系統與外界交換能量的方法， 這兩者又息息相關。 最終我們得到涌現。

復雜網路的動力學往往混沌難以預測，對於高維混沌系統， 第一個方法也只能給出對事物定性的描述， 而我們可以祭出我們的第二種方法: 先不管數據背後錯綜復雜的動因，而是直接以數據驅動我們的預測。
這其中的哲學內涵即貝葉斯分析框架： 即先不預測， 而是列出所有可能的結果及根據以往知識和經驗每種結果發生的可能性（先驗概率），之後不停吸收新觀測數據， 調整每種可能結果的概率大小（後驗概率），將想得到的結果概率最大化（MAP）最終做出決策。
如果你把貝葉斯分析的框架自動化， 讓電腦完成， 你就得到機器學習的最基本框架。
機器學習如果可以進入一個問題中， 往往要具備三個條件：
1， 系統中可能存在模式
2， 這種模式不是一般解析手段可以猜測到的。
3， 數據可以獲取。
如果三點有一點不符，都很難運用機器學習。
機器學習的一個核心任務即模式識別， 也可以看出它和剛才講的復雜系統提到的模式的關系。我們講復雜系統難以通過其成分的分析對整體進行預測，然而由於復雜系統通常存在模式， 我們通常可以模式識別來對系統進行歸類， 並預測各種可能的未來結果。比如一個投行女因為工作壓力過大而自殺了， 那麼在她之前的活動行為數據（比如點擊手機的某些app的頻率）里是否可能存在某種模式? 這種模式是否可以判定她之後的行為類型？ 並且這個過程可否通過歷史數據由計算機學習？如果都可以，這就是一個機器學習問題。
剛才講的幾大詛咒， 高維， 非線性， 復雜反饋，隨機性也稱為機器學習需要核心面對的幾大困難， 由此得到一系列機器學習的核心演算法。

機器學習在現實生活中被用於非常多的方面， 最常見的如商務洞察（分類，聚類， 推薦演算法）， 智能語音語義服務（時間序列處理，循環網路）， 各種自動鑒別系統如人臉識別，虹膜識別 ，癌症檢測（深度卷積網路）， 阿爾法狗，機器人控制（深度強化學習演算法）。 而由方法論分， 又可以分成有監督學習， 無監督學習， 和強化學習。

在八月份的巡洋艦科技的《機器學習vs復雜系統特訓課》中，我著重講了幾種機器學習的基本方法：
1. 貝葉斯決策的基本思想：
你要讓機器做決策， 一個基本的思路是從統計之前數據挖掘已有的模式（pattern）入手， 來掌握新的數據中蘊含的信息。 這個pattern在有監督學習的例子里， 就是把某種數據結構和假設結論關聯起來的過程，我們通常用條件概率描述。 那麼讓機器做決策， 就是通過不停的通過新數據來調整這個數據結構（特徵）與假設結果對應的條件概率。通常我們要把我們預先對某領域的知識作為預設（prior），它是一個假設結果在數據收集前的概率密度函數，然後通過收集數據我們得到調整後的假設結果的概率密度函數， 被稱為後驗概率（posterior），最終的目標是機器得到的概率密度函數與真實情況最匹配， 即 Maximum a posterior(MAP)， 這是機器學習的最終目標。
2， 樸素貝葉斯分類器到貝葉斯網路：
分類，是決策的基礎，商業中要根據收集客戶的消費特徵將客戶分類從而精準營銷。 金融中你要根據一些交易行為的基本特徵將交易者做分類。 從貝葉斯分析的基本思路出發我們可以迅速得到幾種分類器。
首當其沖的樸素貝葉斯分類器，它是機器學習一個特別質朴而深刻的模型：當你要根據多個特徵而非一個特徵對數據進行分類的時候，我們可以假設這些特徵相互獨立（或者你先假設相互獨立），然後利用條件概率乘法法則得到每一個分類的概率， 然後選擇概率最大的那個作為機器的判定。
圖： 樸素貝葉斯分類器的基本框架， c是類別， A是特徵。
如果你要根據做出分類的特徵不是互相獨立，而是互相具有復雜關聯，這也是大部分時候我們面臨問題的真相， 我們需要更復雜的工具即貝葉斯網路。 比如你對某些病例的判定， 咳嗽， 發燒， 喉嚨腫痛都可以看做扁條體發炎的癥候， 而這些癥候有些又互為因果， 此時貝葉斯網路是做出此類判定的最好方法。構建一個貝葉斯網路的關鍵是建立圖模型 ， 我們需要把所有特徵間的因果聯系用箭頭連在一起， 最後計算各個分類的概率。

圖：貝葉斯網路對MetaStatic Cancer的診斷，此處的特徵具有復雜因果聯系
貝葉斯分析結合一些更強的假設，可以讓我們得到一些經常使用的通用分類器， 如邏輯斯提回歸模型，這里我們用到了物理里的熵最大假設得到玻爾茲曼分布， 因此之前簡單貝葉斯的各個特徵成立概率的乘積就可以轉化為指數特徵的加權平均。 這是我們日常最常用的分類器之一。 更加神奇的是， 這個東西形式上同單層神經網路。

圖： logistic函數，數學形式通玻爾茲曼分布， 物理里熵最大模型的體現
3, 貝葉斯時間序列分析之隱馬模型：
貝葉斯時間序列分析被用於挖掘存儲於時間中的模式，時間序列值得是一組隨時間變化的隨機變數，比如玩牌的時候你對手先後撒出的牌即構成一個時間序列。 時間序列模式的預設setting即馬爾科夫鏈， 之前動力學模式里講到反饋導致復雜歷史路徑依賴，當這種依賴的最簡單模式是下一刻可能出現的狀態只與此刻的狀態有關而與歷史無關， 這時候我們得到馬爾科夫鏈。
馬爾科夫鏈雖然是貝葉斯時間序列分析的基準模型，然而現實生活中遇到的時間序列問題， 通常不能歸於馬爾科夫鏈，卻可以間接的與馬爾科夫鏈關聯起來，這就是隱馬過程，所謂含有隱變數的馬爾科夫過程。

圖： 隱馬過程示意

語音識別就是一類特別能利用隱馬過程的應用， 在這里語音可以看做一組可觀測的時間序列， 而背後的文字是與之關聯的馬爾科夫鏈， 我們需要從可觀測的量， 按照一定的概率分布反推不可觀測的量， 並用馬爾科夫鏈的觀點對其建模， 從而解決從語音到文字的反推過程。 當今的語音識別則用到下面緊接講的深度學習模型。
4， 深度學習
剛剛講的分類問題， 只能根據我們已知的簡單特徵對事物進行分類， 但假設我們手裡的數據連需要提取的特徵都不知道， 我們如何能夠對事物進行分類呢？ 比如你要從照片識別人名， 你都不知道選哪個特徵和一個人關聯起來。 沒關系， 此時我們還有一個辦法， 就是讓機器自發學習特徵， 因此祭出深度學習大法。通常在這類問題里， 特徵本身構成一個復雜網路，下級的特徵比較好確定， 而最高層的特徵， 是由底層特徵的組合確定的， 連我們人類自己都不能抽象出它們。
深度學習即數據內涵的模式（特徵）本身具備上述的多層級結構時候，我們的機器學習方法。 從以毒攻毒的角度看， 此時我們的機器學習機器也需要具有類似的多級結構，這就是大名鼎鼎的多層卷積神經網路。深度學習最大的優勢是具有更高級的對「結構」進行自動挖掘的能力，比如它不需要我們給出所有的特徵，而是自發去尋找最合適對數據集進行描述的特徵。 一個復雜模式-比如「人臉」 事實上可以看做一個簡單模式的層級疊加， 從人臉上的輪廓紋理這種底層模式， 到眼睛鼻子這樣的中級模式， 直到一個獨特個體這樣最高級的復雜模式， 你只有能夠識別底層模式，才有可能找到中級模式， 而找到中級模式才方便找到高級模式， 我們是不能從像素里一步到達這種復雜模式的。 而是需要學習這種從簡單模式到復雜模式的結構， 多層網路的結構應運而生。
圖： 從具體特徵到抽象特徵逐級深入的多級神經網路
6， RNN和神經圖靈機
如果時間序列數據里的模式也包含復雜的多層級結構， 這里和我之前說的復雜系統往往由於反饋導致復雜的時間依賴是一致的， 那麼要挖掘這種系統里的模式， 我們通常的工具就是超級前衛的循環神經網路RNN，這種工具對處理高維具有復雜反饋的系統有神效， 因為它本身就是一個高維具有復雜時間反饋的動力學系統。
圖： 循環神經網路， 過去的信息可以通過循環存儲在神經元之間
當一個復雜時間序列的問題裡面， 每個時間點的信息都可以對未來以任何方式產生復雜影響， 那麼處理這種復雜性的一個辦法就是用循環神經網路，讓它自發學習這種復雜結構。 比如一個城市裡的交通流， 或者人與人之間的對話。
神經圖靈機是在多層卷積神經網路或遞歸網路基礎上加上一個較長期的記憶單元， 從而達到處理需要更復雜時間關聯的任務， 比如對話機器人。 而神經圖靈機最厲害的地方在於他可以通過機器學習傳統的梯度下降法反向破譯一個程序， 比如你寫了一個python程序， 你用很多不同的輸入得到很多對應的輸出， 你可以把它給神經圖靈機訓練， 最終本來對程序絲毫無所知的神經圖靈機居然可以如同學會了這個程序。

J. 機器學習的方法

機器學習(Machine Learning, ML)是一門多領域交叉學科，涉及概率論、統計學、逼近論、凸分析、演算法復雜度理論等多門學科。專門研究計算機怎樣模擬或實現人類的學習行為，以獲取新的知識或技能，重新組織已有的知識結構使之不斷改善自身的性能。

它是人工智慧的核心，是使計算機具有智能的根本途徑，其應用遍及人工智慧的各個領域，它主要使用歸納、綜合而不是演繹。
機器學習是近20多年興起的一門多領域交叉學科，涉及概率論、統計學、逼近論、凸分析、演算法復雜度理論等多門學科。機器學習理論主要是設計和分析一些讓計算機可以自動「學習」的演算法。機器學習演算法是一類從數據中自動分析獲得規律，並利用規律對未知數據進行預測的演算法。因為學習演算法中涉及了大量的統計學理論，機器學習與統計推斷學聯系尤為密切，也被稱為統計學習理論。演算法設計方面，機器學習理論關注可以實現的，行之有效的學習演算法。很多推論問題屬於無程序可循難度，所以部分的機器學習研究是開發容易處理的近似演算法。

機器學習已經有了十分廣泛的應用，例如：數據挖掘、計算機視覺、自然語言處理、生物特徵識別、搜索引擎、醫學診斷、檢測信用卡欺詐、證券市場分析、DNA序列測序、語音和手寫識別、戰略游戲和機器人運用。
學習是人類具有的一種重要智能行為，但究竟什麼是學習，長期以來卻眾說紛紜。社會學家、邏輯學家和心理學家都各有其不同的看法。比如，Langley（1996) 定義的機器學習是「機器學習是一門人工智慧的科學，該領域的主要研究對象是人工智慧，特別是如何在經驗學習中改善具體演算法的性能」。（Machine learning is a science of the artificial. The field's main objects of study are artifacts, specifically algorithms that improve their performance with experience.'）Tom Mitchell的機器學習(1997)對資訊理論中的一些概念有詳細的解釋,其中定義機器學習時提到，「機器學習是對能通過經驗自動改進的計算機演算法的研究」。（Machine Learning is the study of computer algorithms that improve automatically through experience.）Alpaydin（2004）同時提出自己對機器學習的定義，「機器學習是用數據或以往的經驗，以此優化計算機程序的性能標准。」（Machine learning is programming computers to optimize a performance criterion using example data or past experience.）

盡管如此，為了便於進行討論和估計學科的進展，有必要對機器學習給出定義，即使這種定義是不完全的和不充分的。顧名思義， 機器學習是研究如何使用機器來模擬人類學習活動的一門學科。稍為嚴格的提法是：機器學習是一門研究機器獲取新知識和新技能，並識別現有知識的學問。這里所說的「機器」，指的就是計算機；現在是電子計算機，以後還可能是中子計算機、光子計算機或神經計算機等等

機器能否象人類一樣能具有學習能力呢？1959年美國的塞繆爾(Samuel)設計了一個下棋程序，這個程序具有學習能力，它可以在不斷的對弈中改善自己的棋藝。4年後，這個程序戰勝了設計者本人。又過了3年，這個程序戰勝了美國一個保持8年之久的常勝不敗的冠軍。這個程序向人們展示了機器學習的能力，提出了許多令人深思的社會問題與哲學問題。

機器的能力是否能超過人的，很多持否定意見的人的一個主要論據是：機器是人造的，其性能和動作完全是由設計者規定的，因此無論如何其能力也不會超過設計者本人。這種意見對不具備學習能力的機器來說的確是對的，可是對具備學習能力的機器就值得考慮了，因為這種機器的能力在應用中不斷地提高，過一段時間之後，設計者本人也不知它的能力到了何種水平。