统计学习理论及应用

教学大纲

一、教学目标

统计学习理论及应用》是一门既具有高度理论学术价值,又具有强烈工程应用背景的课程。通过本课程的教学,使学生了解统计学习的基本知识与基本原理,掌握统计学习理论的应用方法,培养学生运用统计学习算法解决实际问题的能力,为进一步的科学研究打下坚实的基础。

二、教学内容与要求

《统计学习理论及应用》课程总学时40。

第一章:统计学习概述(1学时)

1 本章教学内容:

(1)统计学习的基本知识与概念(1学时)

2 本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生

理解:

(1)统计学习的基本知识与概念,以及应用领域。

掌握:

(1)统计学习基本概念与定义。

(2)统计模式识别基本概念与定义。

(3)统计模式识别应用领域。

(4)统计模式识别系统框架。

(5)生成法与判别法。

3 本章教学重点:

(1)使学生掌握统计学习基本知识与概念,以及应用领域。

4 本章教学难点:

(1)理解生成法与判别法的区别。

第二章:线性代数与概率论概述(2学时)

1 本章教学内容:

(1)线性代数概述(1学时)

(2)概率论概述(1学时)

2 本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生

理解:

(1)统计学习中涉及到的线性代数与概率论的主要概念和性质。

掌握:

(1)向量的基本概念、性质和计算。

(2)矩阵的基本概念、性质和计算。

(3)概率的基本概念、性质和计算。

(4)随机变量及其分布的基本概念、性质和计算。

(5)常见的概率分布。

3 本章教学重点:

(1)使学生掌握统计学习中涉及到的线性代数与概率论的主要概念,性质,以及常见的概率分布。

4 本章教学难点:

(1)随机变量的概念和理解。

第三章:回归模型(4学时)

1 本章教学内容:

(1)最小二乘法(2学时)

(2)回归分析的概率解释(1学时)

(3)非线性函数的回归分析(1学时)

2 本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生

理解:

(1)回归分析的主要概念、性质和方法。

掌握:

(1)回归分析的基本理论概念、性质、计算。

(2)最小二乘法的推导和计算。

(3)回归分析的概率解释。

(4)非线性函数的回归分析。

(5)回归分析的深度思考。

3 本章教学重点:

(1)使学生掌握回归分析推导和计算。

4 本章教学难点:

(1)回归分析概率解释。

第四章:感知机(4学时)

1 本章教学内容:

(1)感知机的基本概念(0.5学时)

(2)感知机的学习算法(2.5学时)

(3)感知机学习算法的对偶形式(1学时)

2 本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生

理解:

(1)感知机的主要概念、性质和方法。

掌握:

(1)感知机判别函数。

(2)感知机算法的对偶形式。

3 本章教学重点:

(1)使学生掌握感知机的原理和推导计算。

4 本章教学难点:

(1)感知机算法的对偶形式。

第五章:支持向量机(12学时)

1 本章教学内容:

(1)线性可分支持向量机(3学时)

(2)凸优化概述(2学时)

(3)KKT条件简介(2学时)

(4)线性不可分支持向量机(2学时)

(5)核函数简介(1学时)

(6)核支持向量机(1学时)

(7)序列最小最优化算法(1学时)

2 本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生

理解:

(1)支持向量机的主要概念、性质和方法。

掌握:

(1)支持向量机核心思想。

(2)凸优化的基本思想和概念。

(3)支持向量机的公式推导。

3 本章教学重点:

(1)使学生掌握支持向量机核心思想,凸优化的基本思想和概念,支持向量机的公式推导。

4 本章教学难点:

(1)KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件的理解和推导。

第六章:多层感知机(6学时)

1 本章教学内容:

(1)感知机概述(1学时)

(2)异或问题与二层感知机(1学时)

(3)反向传播(BP)算法(3学时)

(4)反向传播(BP)算法计算示例(1学时)

2 本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生

理解:

(1)多层感知机的主要概念、性质和方法。

掌握:

(1)梯度下降法的原理和推导。

(2)反向传播算法的原理和推导。

(3)代价函数的种类与特点。

3 本章教学重点:

(1)使学生掌握梯度下降法的原理和推导,以及代价函数的种类与特点。

4 本章教学难点:

(1)反向传播算法的原理和推导。

第七章:集成方法(4学时)

1 本章教学内容:

(1)集成方法概述(1学时)

(2)装袋法和提升法(1学时)

(3)Ababoost算法(2学时)

2 本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生

理解:

(1)集成方法的主要概念、性质和方法。

掌握:

(1)结合多分类器方法。

(2)装袋法。

(3)提升法。

3 本章教学重点:

(1)使学生掌握装袋法、提升法的特点与选取。

4 本章教学难点:

(1)提升法学习的原理与推导。

第八章:数据表示-含参模型(4学时)

1 本章教学内容:

(1)最大似然估计(2学时)

(2)EM期望值最大算法(2学时)

2 本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生

理解:

(1)含参模型的主要概念和方法。

掌握:

(1)未知概率密度函数的估计方法种类与推导。

(2)期望最大(EM)算法原理与推导。

3 本章教学重点:

(1)未知概率密度函数的估计方法种类与推导,以及期望最大(EM)算法原理与推导。

4 本章教学难点:

(1)期望最大(EM)算法原理与推导。

第九章:数据表示-不含参模型(3学时)

1 本章教学内容:

(1)直方图方法(1学时)

(2)Parzen窗法(1学时)

(3)K近邻密度估计(1学时)

2 本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生

理解:

(1)不含参模型的主要概念和方法。

掌握:

(1)直方图方法的原理与推导。

(2)Parzen窗法的原理与推导。

(3)K近邻密度估计的原理与推导。

3 本章教学重点:

(1)直方图方法、Parzen窗法和K近邻密度估计的原理与推导。

4 本章教学难点:

(1)Parzen窗法的原理与推导。

三、教学方式

课程采取堂授的教学方式。