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摘要：机器学习作为快速发展领域，需要综合掌握编程（Python/R/Java）、统计学与数学（代数/概率/优化）、数据结构等核心技术，同时具备数据预处理、可视化及各类算法（神经网络/NLP等）的应用能力。此外还需培养问题解决、商业思维和沟通能力等软技能。这些技术与非技术能力的结合是构建有效机器学习模型、解决复杂业务问题的关键，也是机器学习从业者职业发展的必备素养。

目录

编程技能

统计学与数学

数学符号

概率论

优化问题

数据结构

数据预处理

数据可视化

机器学习算法

神经网络与深度学习

自然语言处理

解决问题的能力

沟通能力

商业头脑

机器学习是一个快速发展的领域，需要技术与软技能的结合才能取得成功。机器学习正在扩展其应用到不同领域，选择成为机器学习专家将是一个明智的职业选择。所以一定要学会所有有助于提升机器学习职业能力的技能。

以下是机器学习所需的一些关键技能 −

• 编程技能
• 统计学与数学
• 数据结构
• 数据预处理
• 数据可视化
• 机器学习算法
• 神经网络与深度学习
• 自然语言处理
• 解决问题的能力
• 沟通能力
• 商业头脑

下图展示了机器学习所需的一些重要技能 −

让我们详细讨论上述机器学习所需的每项技能——

编程技能

机器学习需要扎实的编程基础，尤其是Python、R和Java等语言。具备编程能力使数据科学家能够构建、测试和部署机器学习模型。

由于近年来机器学习算法的广泛采用，Python 成为最受欢迎的编程语言。它很理想，因为它提供了多种库和包，如 NumPy、Matplotlib、Sklearn、Seaborn、Keras、TensorFlow 等，方便机器学习过程。以下是一些Python基础知识，有助于你理解机器学习算法——

• 基本数据类型、词典、列表、集合
• 循环与条件语句
• 职能
• 列表理解

R 编程是机器学习领域另一种流行的编程语言。它可能没有Python那么普及，但它让繁重的机器学习任务变得更容易。除了学习编程语言的基础知识外，还应掌握该语言所提供的软件包。

统计学与数学

对统计学和数学的扎实理解对于机器学习至关重要。数据科学家必须能够理解并应用统计模型、算法和方法来分析和解读数据。

统计学用于对数据进行推断和得出结论。统计学中的公式用于解释数据驱动决策。它大致分为描述性统计和推断性统计。描述性分析涉及利用均值、区间、方差和标准差等概念来简化和组织数据。而推理分析则是考虑较小的数据，利用假设检验、虚无与替代检验等概念，对大数据集得出结论。

许多数学公式被用于开发机器学习算法，也用于设定参数和评估性能指标。一些值得了解的数学概念包括——

• 代数- 你不必是所有概念的专家;你只需要掌握基础知识，比如变量、常数和函数、线性方程和对数。
• 线性代数——它是对向量和线性映射的研究。扎实掌握向量、矩阵和特征值等基本概念。
• 微积分——理解导数、积分和梯度下降的概念，有助于开发识别模式和预测结果的高级模型。

你可能会好奇数学与机器学习算法的关系。举个例子，线性回归（一种监督学习算法）的公式是y=ax+b，这是代数中的线性表达式。

为了让你简要了解需要掌握哪些技能，让我们来讨论一些例子

数学符号

大多数机器学习算法都高度依赖数学。你需要掌握的数学水平大概只是初学者水平。重要的是你应该能读懂数学家在方程中使用的符号。举个例子——如果你能读懂符号并理解它的含义，你就准备好学习机器学习了。如果没有，你可能需要复习数学知识。

$$f_{AN}（net-\theta）=\begin{cases}\gamma & if\：net-\theta \geq \epsilon\\net-\theta & if - \epsilon

$$\DisplayStyle\\\Max\limits_{\alpha}\Begin{Bmatrix}\DisplayStyle\Sum\limits_{I=1}^M \alpha-\frac{1}{2}\DisplayStyle\Sum\limits_{I，J=1}^M label^\left（\begin{array}{c}i\\ \end{array}\right）\cdot\：label^\left（\begin{array}{c}j\\ \end{array}\right）\cdot\：a_{i}\cdot\：a_{j}\langle x^\left（\begin{array}{c}i\\end{array}\right），x^\left（\begin{array}{c}j\\ \end{array}\right）\rangle \end{bmatrix}$$

$$f_{AN}（net-\theta）=\left（\frac{e^{\lambda（net-\theta）}-e^{-\lambda（net-\theta）}}{e^{\lambda（net-\theta）}+e^{-\lambda（net-\theta）}}\right）\;$$

概率论

概率是另一个重要的基础前提，因为机器学习的核心是让机器学会如何预测。概率中应熟悉的主要概念包括随机变量、概率密度或分布等。

这里有一个例子，用来测试你当前的概率论知识：用条件概率分类。

$$p（c_{i}|x，y）\;=\frac{p（x，y|c_{i}）\;p（c_{i}）\;}{p（x，y）\;}$$

根据这些定义，我们可以定义 s 贝叶斯分类规则 −

• 如果 P（c1|x， y） > P（c2|x， y） ，则类为 c1。
• 如果 P（c1|x， y） < P（c2|x， y） ，则类为 c2。

优化问题

这里有一个优化函数，

$$\DisplayStyle\\\Max\limits_{\alpha}\Begin{Bmatrix}\DisplayStyle\Sum\limits_{I=1}^M \alpha-\frac{1}{2}\DisplayStyle\Sum\limits_{I，J=1}^M label^\left（\begin{array}{c}i\\ \end{array}\right）\cdot\：label^\left（\begin{array}{c}j\\ \end{array}\right）\cdot\：a_{i}\cdot\：a_{j}\langle x^\left（\begin{array}{c}i\\end{array}\right），x^\left（\begin{array}{c}j\\ \end{array}\right）\rangle \end{bmatrix}$$

在以下约束条件下 −

$$\alpha\geq0，and\：\displaystyle\sum\limits_{i-1}^m \alpha_{i}\cdot\：label^\left（\begin{array}{c}i\\ \end{array}\right）=0$$

如果你能阅读并理解上述内容，那你就没问题了。

数据结构

获得丰富的数据结构接触有助于解决现实问题并开发软件产品。数据结构有助于解决和理解机器学习中的复杂问题。机器学习中使用的数据结构中的一些概念包括数组、栈、队列、二叉树、映射等。

数据预处理

为机器学习准备数据需要了解数据清理、数据转换和数据规范化。这包括识别和纠正数据中的错误、缺失值和不一致之处。

数据可视化

数据可视化是创建数据图形表示以帮助用户理解和解释复杂数据集的过程。数据科学家必须能够创建有效的可视化，传达数据中的洞见。你需要熟悉的一些数据可视化工具包括Tableau、Power BI等。

在很多情况下，你需要了解各种类型的可视化图，才能理解数据分布并解读算法输出的结果。

除了上述机器学习的理论方面，你还需要具备良好的编程技能来编写这些算法。

机器学习算法

机器学习需要了解各种算法，如回归、决策树、随机森林、k最近邻、支持向量机和神经网络。理解这些算法的优缺点对于构建有效的机器学习模型至关重要。了解所有算法有助于理解算法的应用方式和地点。

神经网络与深度学习

神经网络是一种算法，旨在教计算机具备类似人脑功能的能力。它由相互连接的节点或神经元组成，用于从数据中学习。

深度学习是机器学习的一个子领域，涉及训练深度神经网络以分析复杂数据集。深度学习需要对神经网络、卷积神经网络、循环神经网络及其他相关主题有扎实的理解。

自然语言处理

自然语言处理（NLP）是人工智能的一个分支，专注于利用自然语言实现计算机与人类之间的交互。自然语言处理需要了解情感分析、文本分类和命名实体识别等技术。

解决问题的能力

机器学习需要强大的问题解决能力，包括识别问题、提出假设和开发解决方案的能力。数据科学家必须具备创造性和逻辑思维能力，以开发应对复杂问题的有效解决方案。

沟通能力

沟通能力对数据科学家至关重要，因为他们必须能够向非技术利益相关者解释复杂的技术概念。数据科学家必须能够清晰简洁地传达分析结果及其影响。

商业头脑

机器学习被用来解决业务问题，因此理解业务背景并能够将机器学习应用于业务问题至关重要。

总体而言，机器学习需要广泛的技能，包括技术、数学和软技能。要在该领域取得成功，数据科学家必须能够结合这些技能，开发出解决复杂业务问题的有效机器学习模型。