編輯推薦
結閤案例來描述每一種統計學模型,解釋如何開展數據分析,討論采用模擬手段來檢驗模型,這是模型開發與評估中的重要方麵,給齣多層迴歸模型(如多層ANOVA、多層綫性迴歸和廣義多層模型),指導如何用R語言采實現諸多方法,在綫提供書中所用到的數據集和R語言腳本。
內容簡介
在強調統計思維的歸納性本質基礎上,《環境與生態統計:R語言的應用》把應用統計學跟環境與生態領域關聯到一起。《環境與生態統計:R語言的應用》遵循解決統計建模問題的一般方法。內容覆蓋瞭模型界定、參數估值和模型評估。作者用瞭很多實例來闡述統計學模型以及如何用R語言來實現模型。本書首先為開展簡單的數據分析任務提供瞭基礎知識。例如探索性數據分析和綫性迴歸模型擬閤。接下來重點介紹瞭統計建模,包括綫性和非綫性模型、分類和迴歸樹以及廣義綫性模型。書中還討論瞭用於模型檢驗的模擬,為開發齣的模型提供評估工具,同時探討瞭多層迴歸模型這類會對環境和生態學數據分析産生廣泛影響的模型。
本書重點針對的是環境和生態學問題的統計建模和數據分析。通過引導讀者理解解決科學問題和開發統計模型的過程,輕鬆地從科學假設過渡到統計模型。
作者簡介
錢鬆,1985年於清華大學環境工程係獲學士學位,1988年於南京大學地理係獲碩士學位,1995年於美國杜剋大學(Duke University)獲環境科學博士與統計學碩士雙學位。曾任中國國傢環境保護部華南環境科學研究所工程師,先後在美國杜剋大學濕地研究中心從事博士後研究,在波特蘭州立大學(Portland State University)任教。現任美國杜剋大學環境學院(Nicholas school of the Environment)研究副教授,兼任美國地質調查局北卡羅來納水環境科學中心(North Carolina Water Science Center:U.S.Geological Survey)研究員。
長期從事環境和生態統計方麵的科研與教學工作。目前以土地利用(例如城市化)對水環境和水生生態係統的影響為研究重點。多年來,在環境和生態統計領域不斷有所創新,尤其是將貝葉斯統計方法應用於環境和生態學研究領域,取得瞭豐碩的成果。
內頁插圖
目錄
錶清單
圖清單
第1部分 基本概念
第1章 引言
1.1 美國佛羅裏達Everglades濕地案例
1.2 統計學問題
1.3 參考文獻說明
第2章 R語言
2.1 什麼是R語言?
2.2 開始使用R語言
2.2.1 R提示符與賦值
2.2.2 數據類型
2,2.3 R的函數
2.3 RCommander
第3章 統計假設
3.1 正態性假設
3.2 獨立性假設
3.3 等方差假設
3.4 探索性數據分析
3.4.1 展示分布的圖形
3.4.2 比較分布的圖形
3.4.3 識彆變量問依存關係的圖形
3.5 從圖形到統計學思維
3.6 參考文獻說明
第4章 統計推斷
4.1 總體均值和置信區間的估計
4.1.1 估計標準誤的自舉法
4.2 假設檢驗
4.2.1 t檢驗
4.2.2 雙側備擇
4.2.3 用置信區間進行假設檢驗
4.3 一般過程
4.4 假設檢驗的非參數方法
4.4.1 秩變換
4.4.2 wilcoxon符號秩檢驗
4.4.3 wilcoxon秩和檢驗
4.4.4 關於分布無關檢驗方法的討論
4.5 置信水平α、統計功效1β和P值
4.6 單因素方差分析
4.6.1 方差分析
4.6.2 統計推斷
4.6.3 多重比較
4.7 案例
4.7.1 美國佛羅裏達Everglades濕地案例
4.7.2 Kemp的鱗龜
4.7.3 水質達標評價
4.7.4 紅樹林和海綿體之間的相互作用
4.8 參考文獻說明
第Ⅱ部分 統計建模
第5章 綫性模型
5.1 作為綫性模型的ANOVA
5.2 簡單和多元綫性迴歸模型
5.2.1 最小平方法
5.2.2 魚樣本中的:PCBs
5.2.3 用一個預測變量來迴歸
5.2.4 多元迴歸
5.2.5 相互作用
5.2.6 殘差和模型評估
5.2.7 類型預測變量
5.2.8 芬蘭湖泊案例和共綫性
5.3 構建預測性模型的一般考慮
5.4 模型預測的不確定性
5.5 雙因素ANOVA
5.5.1 相互作用
5.6 參考文獻說明
……
第Ⅲ部分 高級統計建模
參考文獻
索引
精彩書摘
(3)統計推斷不僅能提供參數值,而且可以提供跟估計值聯係在一起的不確定性的信息。在實踐中,采樣誤差和測量誤差同時存在於數據中。采樣誤差描述的是估計齣的總體特徵與真實總體之間的差異。例如,12個月TP濃度監測值的平均值與真正的均值濃度之間的差異就是采樣誤差。采樣誤差之所以發生是因為我們用總體的一部分來推斷總體。采樣誤差是抽樣模型的話題,而抽樣模型不會直接涉及測量誤差。測量誤差即使在整個總體(或全部數據)得到觀測的情況下都會發生。測量誤差模型是處理這一不確定性的工具。通常地,我們把這兩種方法結閤起來構建統計模型。統計推斷的重點則是對誤差予以量化。
(4)統計假設是統計推斷的基礎。最常使用的統計假設就是測量誤差的正態性假設。測量誤差被假設為服從均值為0、標準差為盯的正態分布。當這些基本假設不能滿足,對不確定性的統計推斷就可能造成誤導。所有的統計學方法依賴於以下假設:數據是總體這樣或那樣的隨機樣本。
采用參考條件方法製定環境標準取決於識彆參考站點的能力。在南佛羅裏達,對參考站點的識彆是通過對生態學者篩選齣的代錶生態“平衡”的生態變量進行統計模擬來實現的。這個過程雖然復雜,但實質上是比較兩個總體,即比較參考總體和受影響的總體的過程。
一旦環境標準確定瞭,評價水體是否滿足標準就成為一個不斷進行統計假設檢驗的問題。如果將上述工作翻譯成假設檢驗問題,實際上我們是在檢驗水體達標的零假設和水體不達標的備擇假設。在美國,很多州要求,如果宣稱水體達標,那麼水體超標的時間不能超過10%。因此,特彆重要的量就是濃度分布的第90個百分點。當第90個百分點低於水質標準,水體被認為是達標的;當第90個百分點高於水質標準,水體被認為是超標的。
除此之外,大量的生態學指標(或度量)被測量後用於研究濕地生態係統對農業徑流造成的磷濃度升高的響應。這些研究收集瞭大量數據,並且常需要進行復雜的統計分析。例如,生態閾值概念通常被定義為一種條件,一旦超過該條件,生態係統就會發生質量、性質或現象的突然急劇變化。
……
深度學習與自然語言處理前沿技術:從理論到實踐 圖書簡介 本書全麵深入地探討瞭深度學習領域中自然語言處理(NLP)的前沿技術與實踐應用。旨在為讀者提供一個堅實的理論基礎,並輔以大量的實戰案例,使用當前最先進的框架(如PyTorch和TensorFlow)進行代碼實現。本書的編寫風格嚴謹而不失啓發性,力求在技術深度和可讀性之間找到完美的平衡點,特彆適閤具備一定編程基礎和機器學習初步知識的研究人員、數據科學傢和高級軟件工程師。 第一部分:基礎理論與模型構建 本書的開篇部分,我們將重新審視傳統的NLP範式,並引齣現代深度學習方法帶來的範式轉變。 第一章:NLP的演進與深度學習的基石 本章首先迴顧瞭從基於規則的係統到統計語言模型(N-gram、隱馬爾科模型)的發展曆程。隨後,重點介紹瞭深度學習在NLP中崛起的關鍵技術——詞嵌入(Word Embeddings)。我們將詳細剖析Word2Vec(CBOW與Skip-gram)的數學原理、負采樣和分層Softmax優化策略。此外,FastText的引入將展示如何有效處理OOV(詞匯錶外)問題,並探討上下文相關的詞嵌入(如ELMo、BERT)的齣現如何解決瞭傳統靜態嵌入的局限性。 第二章:循環神經網絡(RNN)及其變體 本章聚焦於處理序列數據的核心架構——循環神經網絡。我們將從基礎RNN的結構齣發,闡述其梯度消失和梯度爆炸問題。隨後,深入講解長短期記憶網絡(LSTM)和門控循環單元(GRU)的內部機製,包括輸入門、遺忘門和輸齣門的精確數學錶達式及其在序列建模中的作用。我們將通過構建一個簡單的文本生成器來演示這些模型的實際應用,並討論如何使用Teacher Forcing進行高效訓練。 第三章:注意力機製與序列到序列(Seq2Seq)模型 注意力機製是現代NLP的基石之一。本章首先解釋瞭為什麼標準的Seq2Seq模型(基於編碼器-解碼器架構)在處理長序列時性能下降。接著,我們詳細闡述瞭加性注意力(Bahdanau風格)和乘性注意力(Luong風格)的實現細節。重點講解如何通過注意力權重來動態地聚焦輸入序列中最相關的部分,極大地提升瞭機器翻譯、文本摘要等任務的性能。 第二部分:Transformer架構及其革命 本書的核心部分將獻給Transformer模型,這是當前NLP領域的主導範式。 第四章:自注意力機製與Transformer的結構 本章將深入解析Transformer模型的核心——自注意力(Self-Attention)機製,特彆是其“縮放點積注意力”(Scaled Dot-Product Attention)的計算過程。我們將詳細分析Query、Key和Value矩陣的生成、QKV的交互作用以及Softmax層的意義。隨後,我們將全麵解析Transformer的整體架構,包括多頭注意力(Multi-Head Attention)如何捕獲不同錶示子空間的信息,以及位置編碼(Positional Encoding)如何為模型引入序列順序信息。 第五章:預訓練模型的崛起:BERT及其變體 本章聚焦於改變遊戲規則的預訓練模型。我們將詳細介紹BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)的雙嚮性是如何通過掩碼語言模型(MLM)和下一句預測(NSP)任務實現的。我們不僅會探討其結構細節,還會深入分析Fine-tuning(微調)策略,並展示如何將其應用於命名實體識彆(NER)、問答係統(QA)和文本分類任務。此外,本章還將簡要介紹RoBERTa、ALBERT等優化變體的改進思路。 第六章:生成式預訓練模型:GPT係列與文本生成 與BERT的編碼器結構不同,本章專注於以GPT為代錶的解碼器結構。我們將探討單嚮(自迴歸)語言模型的工作原理,以及GPT係列模型如何在海量無標簽數據上學習強大的語言生成能力。重點分析Scaling Laws(縮放法則)對模型性能的巨大影響,並討論在實際應用中如何使用Prompt Engineering(提示工程)來引導大型語言模型(LLM)完成特定任務,而非進行全模型微調。 第三部分:高級應用與工程實踐 在掌握瞭核心模型之後,本書的最後部分將轉嚮實際應用場景和工程挑戰。 第七章:機器翻譯與文本摘要的深度優化 本章將結閤Seq2Seq框架和Transformer,詳細講解神經機器翻譯(NMT)的最新進展。我們將討論束搜索(Beam Search)解碼策略的優化,以及如何使用長度歸一化和覆蓋率懲罰來提升翻譯質量。對於文本摘要,我們將區分抽取式(Extractive)和生成式(Abstractive)摘要,並展示如何使用對比損失函數(Contrastive Loss)來訓練更連貫的摘要模型。 第八章:知識圖譜與關係抽取 NLP的應用不再局限於文本本身,而是擴展到結構化知識的構建。本章將介紹如何利用深度學習模型從非結構化文本中抽取實體和關係,構建知識圖譜。我們將探討基於注意力機製的關係分類器,以及如何使用嵌入(Embedding)技術(如TransE, RotatE)來錶示知識圖譜中的實體和關係,從而進行知識推理。 第九章:模型部署、效率優化與倫理考量 本書的收官之章關注實際工程部署。我們將探討模型量化(Quantization)、模型剪枝(Pruning)和知識蒸餾(Knowledge Distillation)等技術,以減小大型模型在推理時的計算負擔和內存占用。最後,本書將嚴肅探討當前NLP領域麵臨的社會和倫理問題,包括模型中的偏見(Bias)識彆與緩解、對抗性攻擊(Adversarial Attacks)的防禦,以及確保AI係統的公平性和可解釋性的重要性。 目標讀者 本書適閤於具備Python編程基礎,熟悉基本綫性代數和概率統計知識的讀者。無需擁有深厚的深度學習背景,但對構建高性能NLP係統有濃厚興趣的從業者和學生將受益匪淺。通過本書的學習,讀者將能夠從理論層麵理解最先進的NLP模型,並能夠獨立地使用主流框架實現和優化這些模型,以解決現實世界中的復雜語言問題。