1.5 MATLAB中的機器學習支持簡介

我們對機器學習已經有了基本的了解：機器學習的任務是什么、都有哪些算法、如何選擇算法以及構建機器學習模型的流程。我們現在終于可以開始學習使用MATLAB實現這些功能的方法了。

使用MATLAB提供的工具構建機器學習模型來解決問題是極其方便的。MATLAB提供了非常強大的交互式界面、豐富的函數算法庫、各種封裝完善的App，這些可以幫助我們應用機器學習算法。

（1）聚類（clustering）、分類（classification）和回歸（regression）算法。

（2）神經網絡（neural network）App、曲線擬合App（curve fitting App）和分類器App（classification learner App）。

MATLAB是專為解決科學問題和進行科學計算而編寫的軟件平臺，其中計算、可視化、編程等步驟都被精心集成在易于使用的開發環境中。這些科學問題和MALTAB提供的解決方案在MATLAB開發環境下都被表示為與問題相關的數學符號和公式。

“MATLAB”這一名稱由矩陣實驗室（matrix laboratory）的首字母縮寫得來。MATLAB最初的編寫目標是為了方便線性代數和矩陣的操作，近年來快速增加了科學計算各個領域的豐富內容。MATLAB語言、開發環境設計本身是基于矩陣運算的，而矩陣是表達數學計算最自然的方式。MATLAB的桌面環境非常利于快速編寫、驗證模型和可視化數據等工作。集成在其中的與圖像相關的工具有利于我們加深對數據集的理解。

MATLAB的開發環境如圖1.11所示。

MATLAB以豐富、強大、精確、高質量的工具箱（toolbox）而著稱。這些工具箱是由MATLAB函數（M文件）組成的，涵蓋了諸多領域。對于很多領域的很多模型、算法，它都封裝了專門的函數以供用戶方便地調用并解決對應領域的問題，如圖1.12所示。

MATLAB有兩個專門為解決機器學習問題而編寫的工具箱，它們是統計機器學習工具箱和神經網絡工具箱。前者更專注于機器學習領域廣泛應用的統計學方法和算法，后者是專門為人工神經網絡（Artifical Neural Network，ANN）而編寫的。在后續章節中，我們會逐一介紹這些工具箱的強大功能。

1.5.1 操作系統、硬件平臺要求

為了能夠高效執行，包括MATLAB在內的所有軟件都對計算機的軟件和硬件有一些要求。MATLAB專業版和學生版可以運行在各個主流操作系統上，例如Linux、macOS和Windows。絕大多數近年的計算機都可足夠支持運行MATLAB。

在Windows平臺上安裝MATLAB的要求如下所示。

（1）操作系統：Windows 10、Windows 8.1、Windows 8、Windows 7 Service Pack1、Windows Server 2016、Windows Server 2012 R2、Windows Server 2012和Windows Server 2008 R2 Service Pack 1。

（2）處理器：任何Intel或者AMD的x86-64架構的處理器；支持AVX2指令集的處理器；Polyspace用戶，推薦使用四核及以上處理器。

（3）磁盤空間：僅包含MATLAB的基本環境，需要2GB，若還安裝常用的工具箱（典型安裝），則需要4～6GB。

（4）內存：最低要求為2GB。如果使用Simulink，則需要4GB；Polyspace用戶推薦每核擁有4GB可用內存。

（5）顯卡：對顯卡沒有明確要求。推薦使用支持OpenGL 3.3、擁有1GB顯存的GPU硬件加速顯卡。

Windows平臺的安裝要求如圖1.13所示。

1.5.2 MATLAB安裝要求

在安裝MathWorks公司的產品時，要求有一個通過購買產品或申請試用后下載獲得的有效軟件版權許可證。為了從官網下載MathWorks公司的產品，我們必須有一個MathWorks公司的賬戶或者注冊一個賬戶。

一旦下載了MathWorks安裝向導，我們就可以運行安裝向導并安裝想要使用的產品。運行安裝向導的要求如下所示。

（1）MathWorks賬號的郵箱地址和密碼（安裝時需要登錄賬戶）。

（2）安裝相關產品的許可證。如果對許可證有任何疑問，請咨詢系統管理員。

（3）安裝過程中可能需要關閉殺毒軟件和網絡防火墻。這些軟件可能造成安裝失敗或降低安裝速度。

安裝過程中要遵循安裝向導的指示，安裝結束后，我們就有一個能夠運行的MATLAB了。