AI 必須!從做中學貝氏統計:從事機器學習、深度學習、資料科學、大數據分析一定要懂的統計利器

AI 必須!從做中學貝氏統計:從事機器學習、深度學習、資料科學、大數據分析一定要懂的統計利器 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

Therese Donovan
圖書標籤:
  • 貝葉斯統計
  • 機器學習
  • 深度學習
  • 數據科學
  • 大數據分析
  • 概率論
  • 統計學
  • AI
  • Python
  • R語言
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具體描述

  貝氏統計因 AI 機器學習的發展而再度翻紅,其核心是利用統計推論的方法,在觀測到新證據或取得新資訊時,利用科學方法循環更新先前假設的機率,非常適閤隻能依據僅有的且不夠完整的資訊進行假設評估的技術。目前廣泛應用於機器學習、深度學習、資料科學、大數據分析等領域。
 
  正經八百的念經書隻會讓人想睡覺,而本書很不一樣,作者依其自身的(慘痛)經歷規劃齣這本神奇之書,隨時與學習者站在一起,將腦海經常冒齣來的疑問,以豐富的圖錶、實作輔助並提供許多參考資源的問答方法呈現。對於重要觀念與公式,也用不同顏色標示(對瞭!本書是彩色書,灑花),不斷的前後呼應提醒,纔不會讀到後麵卻忘瞭前麵,進而確實掌握貝氏統計的精髓。本書討論到 MCMC (馬可夫鏈濛地卡羅法)之處尤其精彩,一般貝氏書籍或網路文章隻講理論或舉個簡單例子交代一下就完事瞭,而本書是實實在在的帶領讀者一遍一遍的演練,落實從做中學的精神。
 
  對於想瞭解貝氏統計的各領域專業人員,包括機器學習、深度學習、生命與醫學、心理學、公共衛生、商業數據分析等,都是淺顯易懂的好書。也適閤學習統計、人工智慧相關領域大學高年級與研究所程度的學生。
 
本書特色
 
  ○由施威銘研究室監修內容,適時補充編註與譯註,幫助讀者確實理解內容。
  ○貫徹『講七遍、做二十一遍』的精神,真正從做中學會的就不會忘記。
  ○本書厚達六百多頁,為考慮到學習的便利性與舒適性,採用全彩印刷容易分辨重點、並以軟精裝裝訂可攤平閱讀。
  ○額外提供原文書也沒有的書中分佈函數 Python 程式碼下載,可自行修改參數觀察函數圖形變化。
探索數據世界的必備工具:統計思維與實踐指南 在信息爆炸的時代,數據已成為推動各行各業發展的核心驅動力。從市場趨勢分析到產品優化,從科學研究到日常決策,掌握處理和解讀數據的能力已不再是少數專業人士的專利,而是每一個渴望在現代社會中立足和前進的個體所必需的素養。 本書旨在為廣大讀者提供一套堅實的統計學基礎與實踐方法論,引導讀者跨越理論的鴻溝,真正將統計工具應用於解決實際問題的過程中。我們相信,理解統計學的精髓不在於死記硬背複雜的公式,而在於建立起一套清晰的、基於數據的決策思維框架。 第一部分:統計思維的建立——從觀察到洞察 本部分將從最基礎的概念入手,為讀者打下堅實的理論地基。我們將深入探討數據的本質、數據收集的規範性,以及如何科學地描述數據的特徵。 1. 數據的語言:描述性統計的藝術 描述性統計是我們與數據對話的第一步。本書將細緻講解如何運用集中趨勢(如平均數、中位數、眾數)和離散程度(如標準差、方差、四分位距)來刻畫數據集的全貌。我們將超越課本上的定義,重點探討在不同類型的數據分佈下,應當選擇何種指標纔能最真實、最不帶偏見地反映數據的真實情況。例如,當數據中存在極端值(異常值)時,平均數可能產生的誤導性,以及中位數的穩健性分析。 2. 數據分佈的奧秘:概率論與抽樣 統計推斷的根基在於概率論。本書將以直觀的方式闡釋隨機變量、概率分佈(包括離散型和連續型)的核心概念。特別是對於正態分佈——自然界中普遍存在的「鐘形麯線」,我們將詳盡分析其特性及其在統計建模中的核心地位。 抽樣是從整體中窺見局部的關鍵。我們將係統介紹各種抽樣方法,從簡單隨機抽樣到分層抽樣,並重點分析抽樣誤差和抽樣分佈的概念。理解中心極限定理,是從樣本數據推斷總體特徵的橋樑,這部分內容將以大量的實例進行闡述,確保讀者能夠理解為何即使原始數據分佈不規律,樣本均值的抽樣分佈仍傾嚮於正態分佈。 3. 假設檢定的邏輯框架 假設檢定是統計學中最具實用價值的工具之一。本書將深入剖析「虛無假設」與「對立假設」的建立過程,以及P值、顯著性水平($alpha$)的真正含義。我們將著重講解一類錯誤(型I錯誤)和二類錯誤(型II錯誤)的權衡,並引導讀者理解如何基於業務或研究的具體情境,來設定閤理的檢定標準,從而做齣有意義的結論,避免「統計顯著」但不「實際顯著」的陷阱。 第二部分:關係的量化——線性模型與預測基礎 數據分析的價值體現在發現變量之間的相互影響。本部分聚焦於如何量化和預測變量之間的關係,這是所有進階分析的基石。 1. 相關性與因果性的辨析 相關性不等於因果性,這是一個在數據分析中經常被誤解的觀點。本書將嚴格區分兩者,並介紹皮爾遜相關係數、斯皮爾曼等級相關係數等工具的應用場景。我們將探討如何設計實驗(如A/B測試)和使用準實驗方法來盡可能地建立變量間的因果推斷。 2. 簡單線性迴歸:建立預測模型 線性迴歸是統計學中最核心的建模技術。我們將詳細拆解最小二乘法(Ordinary Least Squares, OLS)的原理,解釋如何擬閤齣最佳擬閤直線。重點包括:如何解讀迴歸係數(斜率和截距)的業務含義,如何評估模型的擬閤優度($R^2$),以及如何檢驗殘差的獨立性和常態性,確保模型的可靠性。 3. 多元線性迴歸:控製混雜因素 在真實世界中,變量往往是相互交織的。多元線性迴歸允許我們同時納入多個預測變量,從而更好地隔離單一變量對響應變量的獨立影響。本書將深入探討多重共線性(Multicollinearity)的診斷與處理方法,並解釋如何進行變量選擇(如逐步迴歸、基於AIC/BIC的選擇),以構建最簡潔且具有解釋力的模型。 第三部分:超越常態——進階模型與非參數方法 現實世界中的數據很少完全符閤完美的正態分佈或線性關係。本部分將擴展讀者的工具箱,使其能夠處理更複雜、更貼近實際業務場景的數據挑戰。 1. 廣義線性模型(GLM):處理非正態響應變量 當響應變量不是連續數值時(例如,是二元的、計數的、或比例數據),標準的線性迴歸便不再適用。本書將係統介紹廣義線性模型(GLM)的概念,包括連結函數(Link Function)和分佈族(Family Distribution)的選擇。 Logistic 迴歸: 專門處理二分類問題(是/否、成功/失敗)。我們將詳細闡釋Odds Ratio(勝算比)的解釋,這對於風險評估和市場營銷中的轉化預測至關重要。 Poisson 迴歸: 專門處理計數數據(如網站點擊數、故障次數)。 2. 方差分析(ANOVA):比較多組間的差異 當需要比較三個或更多組的平均數是否存在顯著差異時,ANOVA是首選工具。我們將介紹單因子和多因子ANOVA的原理,並解釋如何解讀F統計量。更重要的是,本書將涵蓋事後檢定(Post-hoc Tests,如Tukey's HSD),以確定具體是哪幾組之間存在差異,這對於實驗設計的結果解讀極為關鍵。 3. 非參數統計方法的必要性 在數據量小、分佈未知或不滿足正態性假設時,非參數方法提供瞭強有力的替代方案。我們將介紹如卡方檢定(Chi-Squared Test)在分類數據分析中的應用,以及Mann-Whitney U檢定和Kruskal-Wallis H檢定等,它們無需對數據的分佈做嚴格的假設,是處理「髒數據」或特殊分佈數據時的可靠選項。 第四部分:模型評估與最佳實踐 一個模型的價值不僅在於其複雜度,更在於其預測的穩健性和泛化能力。本部分專注於如何科學地評估和驗證模型。 1. 交叉驗證與模型選擇 我們將深入探討過擬閤(Overfitting)和欠擬閤(Underfitting)的概念。為瞭解決這些問題,本書將詳細介紹K摺交叉驗證(K-Fold Cross-Validation)的工作原理,這是評估模型在未見數據上錶現的黃金標準。此外,我們還會討論模型複雜度與性能之間的平衡。 2. 統計顯著性與實用顯著性的權衡 在大型數據集上,即便是微小的效應也可能錶現齣統計顯著性。本書將引導讀者學會計算效應量(Effect Size),並將其作為決策製定的核心依據,確保分析結果不僅在數學上成立,在業務層麵上也具有實質意義。 總而言之,本書試圖搭建一座連接統計理論與數據實踐的橋樑。它不是一本純理論的數學教科書,而是強調「如何思考」的實用指南。通過對核心概念的透徹理解、對常見陷阱的警示,以及對多元化工具的介紹,讀者將能夠自信地麵對從資料清理到模型構建、再到結果解釋的每一個環節,真正將統計學的威力轉化為數據驅動的決策能力。

著者信息

作者簡介
 
Therese Donovan
 
  Therese Donovan 是美國地質調查暨魚類和野生動物生物學傢。在佛濛特大學魯賓斯坦環境與自然資源學院研究所教授生態建模與保育生物學,並與專業人員共同研究脊椎動物保護問題。
 
Ruth Mickey 
 
  Ruth Mickey 是佛濛特大學數學與統計學係榮譽教授。她教授多變量分析、分類數據、調查取樣、變異數分析與機率學等課程,亦擔任碩博士委員會顧問。她緻力於開發統計方法與應用以推動公共衛生與自然資源事務。
 
譯者簡介
 
黃駿 
 
  國立臺灣大學腦與心智科學研究所碩士班畢業後,曾擔任過行銷、產品設計等工作。有 Java 與 Python 程式語言基礎,對於科學與科技議題抱有高度興趣,隨後投入翻譯工作,目前譯有《無限的力量》、《深度強化式學習》、《深度學習的16堂課》等,同時經營自己的英文部落格:Neurozo Innovation Blog。

圖書目錄

第一篇 機率的基本概念
Ch01 先來瞭解一下機率
Ch02 聯閤機率、邊際機率、條件機率
 
第二篇 貝氏定理和貝氏推論
Ch03 貝氏定理
Ch04 貝氏推論
Ch05 作者問題:包含兩個假設的貝氏推論
Ch06 生日問題:包含多個假設的貝氏推論
Ch07 肖像問題:利用聯閤概似性進行貝氏推論
 
第三篇 機率函數
Ch08 機率質量函數
Ch09 機率密度函數
 
第四篇 貝氏共軛 (Bayesian Conjugate)
Ch10 白宮問題:Beta-二項式共軛
Ch11 鯊魚攻擊問題:Gamma-蔔瓦鬆共軛
Ch12 楓糖問題:常態-常態共軛
 
第五篇 馬可夫鏈濛地卡羅 (MCMC)
Ch13 迴顧鯊魚攻擊問題:以 Metropolis 演算法進行 MCMC 分析
Ch14 MCMC 診斷技巧
Ch15 迴顧白宮問題:以 Metropolis-Hastings 演算法進行 MCMC 分析
Ch16 迴顧楓糖問題:以 Gibbs 抽樣進行 MCMC 分析
 
第六篇 貝是定理的有趣應用
Ch17 生存遊戲問題:以 MCMC 進行簡單線性迴歸
Ch18 繼續討論生存遊戲問題:介紹貝氏模型選擇
Ch19 羅雷司問題:介紹貝氏網路
Ch20 萬事樂問題:介紹決策樹
 
附錄
A1 Beta-二項式共軛解
A2 Gamma-蔔瓦鬆共軛解
A3 常態-常態共軛解
A4 簡單線性迴歸的共軛解
A5 迴歸資料的標準化

圖書序言

  • ISBN:9789863127215
  • 規格:精裝 / 672頁 / 17 x 23 x 2.4 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀

用戶評價

评分

說實話,現在坊間的資料科學書籍,很多都是在炒作名詞,內容其實淺嘗輒止,要嘛就是太過學術化,讓人望之卻步。這本《AI 必須!》的書名雖然有點「喊水會結凍」的感覺,但它點齣瞭現在業界的痛點:大傢都喊著 AI、ML,但真正理解背後統計原理的人卻相對稀少。我比較好奇的是,它在處理「貝氏」這個主題時,切入點究竟有多「接地氣」。貝氏推斷的核心概念,在於不斷更新信念的過程,這跟我們日常做決策的模式其實很像。我希望作者能用比較生活化、或者至少是業界常見的案例來解釋,而不是直接丟齣複雜的條件機率公式。如果能搭配 R 或 Python 的套件操作,讓讀者可以直接複製貼上並修改參數,那肯定會大幅提升學習效率。畢竟,對於非數學背景的開發者來說,程式碼範例比純文字的解釋來得更直觀、更可靠,這也是我對這本書抱持高度期待的原因之一。

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這本號稱要教我們如何從實作中掌握貝氏統計的書,坦白說,光是書名就夠吸引人瞭,畢竟現在不管在哪個產業,聽到「機器學習」、「深度學習」這些關鍵字,後麵沒接個「資料科學」或「大數據」好像就落伍瞭一樣。我最近在準備轉職,想說把基礎打好,但坊間那些統計學教科書實在太理論瞭,光是看公式就快睡著。這本書的切入點很不一樣,它強調「從做中學」,這對我這種實作派的工程師來說簡直是福音。我最期待的是它如何把那些抽象的機率模型,透過實際的程式碼和案例串起來,而不是隻停留在數學推導。畢竟,在真實世界遇到問題時,我們需要的不是推導齣一個完美的證明,而是能寫齣一個能運作的預測模型。希望它能在這個過度理論與實務脫節的市場上,提供一個實用的橋樑。我看瞭一下目錄,感覺它的涵蓋範圍很廣,從基礎的機率觀念到進階的模型建構,似乎都想一網打盡,這點蠻有野心的,不過如果真能做到,那這本書的價值就高瞭。

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老實說,市麵上太多宣傳「AI 快速上手」的書籍,讀完後就像吃速食一樣,當下滿足瞭口腹之慾,但營養價值極低,過沒多久就忘瞭大半。我比較重視一本書能建立起讀者邏輯思維的深度。貝氏統計的精髓在於概率思維的轉換,它訓練我們用一種動態、不斷修正的視角去看待數據和世界。我希望這本書在講解各種演算法(如隱馬可夫模型、高斯過程等)的同時,能持續不斷地提醒讀者,我們正在做的是概率推斷,而非絕對真理的發現。如果它能成功地將這種嚴謹的概率哲學內化到讀者的思維模式中,那麼即使未來的技術不斷推陳齣新,讀者也能迅速掌握新工具背後的統計原理。這纔是「從做中學」的最高境界:學會思考方法,而非僅僅學會操作指令。期望它能成為一本能讓人「越讀越有體悟」的實用寶典。

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身為一個在金融業待瞭幾年的分析師,我們處理的很多決策本質上就是在處理風險和機率,但很多傳統的計量模型都有太多的簡化假設,導緻在麵對黑天鵝事件時完全失效。這本書的標題直接點齣「資料科學」、「大數據分析」這些當紅領域,讓我好奇它在「大數據」的背景下如何運用「貝氏」。畢竟,貝氏推斷在處理大型資料集時,計算複雜度往往是個巨大的挑戰。我希望能看到作者在這方麵是否有提齣什麼巧妙的近似解法或是高效能的演算法介紹。如果它隻是用小數據集做範例,那對於處理 PB 級資料的場景幫助就不大瞭。重點是,它是否能教導我們如何將領域知識(Prior Knowledge)有效地整閤到模型中,而不是盲目地讓資料自己說話。在金融領域,經驗往往比純粹的資料更值錢,如何將這些經驗轉化為強大的先驗分佈,這纔是貝氏統計真正的魔力所在。

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我觀察到一個現象,很多初階的機器學習書籍,在介紹模型時,對於背後的統計假設往往一筆帶過,直接跳到梯度下降或反嚮傳播。這種做法短期內或許能讓讀者快速產齣結果,但長期來看,一旦模型錶現不如預期,根本不知道從何處著手進行除錯或優化,因為底層的隨機性或不確定性根本沒搞懂。這本書既然主打貝氏統計,理論上應該會花更多篇幅在處理「不確定性」上,這正是我認為它能脫穎而齣的地方。在處理複雜係統或資料稀疏的場景時,貝氏方法往往比頻率學派的方法更有彈性。我期待它能詳細講解如何利用 MCMC 等方法來擬閤模型,而不是隻停留在理論的介紹。如果它能讓讀者在麵對真實世界那種雜亂、充滿雜訊的資料時,能更有信心地建立起穩健的推論框架,那麼這本書的價值絕對不隻是一本教科書這麼簡單,它簡直是資料科學傢的「生存指南」。

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