学习

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在日常生活和工作中,常常需要在现象中发现问题的规律。这个过程就是学习的思维过程。学习是人类一项重要的智力行为,也是计算思维的一种重要途径。

基本解释

在日常生活和工作中,常常需要在现象中发现问题的规律。这个过程就是学习的思维过程。学习是人类一项重要的智力行为,也是计算思维的一种重要途径。

学习可以分成以下六种基本类型:机械学习,示教学习,演绎学习,类比学习,解释学习,归纳学习。

机械学习:学习者无需任何推理或其他的知识转换,直接吸取环境所提供的信息。

示教学习:这是大多数人所接触到的学习概念。学生从环境(教师或其它信息源如教科书等)获取信息,把知识转换成内部可使用的表示形式,并将新的知识和原有知识有机地结合为一体。所以要求学生有一定程度的推理能力,但环境仍要做大量的工作。教师以某种形式提出和组织知识,以使学生拥有的知识可以不断地增加。

演绎学习:从公理出发,经过逻辑变换推导出结论,使学生在推理过程中可以获取有用的知识。

类比学习:利用两个不同领域中的知识相似性,可以通过类比,从知识源中推出另一个领域的相应知识,从而实现学习。

解释学习:学生根据教师提供的目标概念、该概念的一个例子、领域理论及可操作准则,首先构造一个解释来说明为什么该例子满足目标概念,然后将解释推广为目标概念的一个满足可操作准则的充分条件。

归纳学习:由教师或环境提供某概念的一些实例,让学生通过归纳推理得出该概念的一般描述。归纳学习是一种最基本的,发展也较为成熟的学习方法。

简单案例

1.有一天,你想吃芒果了,你就到地边的小摊上去买芒果,你可以自己用手挑,挑完摊主称重,根据重量付钱。你喜欢吃甜芒果,奶奶曾经告诉过你,芒果要买金黄色的,越是金灿灿的,越甜;不要买那些浅黄色的,因为还没熟透。这样,你就有了一点经验,这种经验是别人直接教给你的,这个过程就是机械学习

你买了100个金黄色的芒果,有50个大的,都是甜的;另外有50个小的,其中有25个是不甜的。回家后,你很快发现,并不是每个金灿灿的芒果都那么甜,奶奶的经验不完全正确,只通过颜色来判断芒果甜不甜,不是很靠谱。好像是又大又金黄色的比较甜,那些小个的金色芒果,得有一半是不甜的。你总结出来一条经验规则,大的并且金黄色的是最甜的。这个过程就是归纳学习

第二天,你又高高兴兴地去买芒果。令人伤心的是,你信得过的那个摊主走了,所以你必须换一个小摊买芒果了,但是不同摊主的芒果产自不同的地方。你不知道能不能迁移过去,于是你从头开始尝试吧,发现这里小的,浅黄色的是最甜的!从头尝试的过程又是一次归纳学习。经过前几次的经验,以后你再去买芒果的时候灵活运用经验来选择的过程就是演绎学习

有一天,你的表妹来找你了,想吃芒果,但是她不在乎甜不甜,她喜欢吃多汁的。唉,以前的经验又不够用了,你只能进行新的一轮归纳学习,你买了本书,汁的芒果。你总结出,越软的越多汁。

后来,你出国读了博士,国外的芒果跟你家乡的不一样了,这里绿色的最好吃。毕业后,你结婚了,妻子不喜欢吃芒果,喜欢吃苹果,你这时已经积累了丰富的经验,如果是家乡产的,颜色金黄,大的,从第一个摊主买的,芒果就是甜的。如果是家乡产的,软的,就是多汁的芒果,如果是国外产的,绿色的是好吃的。这时运用类比学习的思维方法,你作出判断,颜色深红的,大个的,在熟悉的店家买的苹果是甜,软的苹果是多汁的。

2.上初中化学课时,老师在课堂了演示这样一个实验,他用一根火柴梗在酒精灯火焰上加热,观察火柴梗不同部位炭化速度的快慢,以此来判断各层火焰温度的高低,炭化的越快,说明温度越高。实验后,老师说,酒精灯的火焰分为三层,最里的叫焰心,温度最低;中间的叫内焰,最外面的叫外焰;外焰和空气接触,燃烧最旺,温度最高。你点点头,说我懂了。这是一个示教学习的思维过程。回家后,你看见妈妈在厨房用煤气炉炒菜,看着煤气炉上的火苗,你忽然想到老师上课讲到的知识,炒菜的时候,要是让锅底接触到外焰,也就是火温度最高的部分,那要锅里的菜不就能更快地炒熟吗?这体现了示教学习演绎学习</span>的计算思维。

3.香港科技大学杨强教授曾有一个关于机器学习和数据挖掘有意思的比喻:比如你训练一只狗,若干年后,如果它忽然有一天能帮你擦鞋洗衣服,那么这就是数据挖掘;要是忽然有一天,你发现狗化装成一个老太婆消失了,那么这就是机器学习。