machine_learning

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AI 解读 由 AI 自动生成,仅供参考

machine_learning 是一个专为 Node.js 设计的机器学习库,同时也支持在浏览器中直接运行,无需复杂配置。它提供了多种常用算法,包括逻辑回归、多层感知机(MLP)、支持向量机(SVM)、K近邻(KNN)、K均值聚类、决策树和非负矩阵分解等,帮助用户轻松构建分类与聚类模型。无论是预测数据类别,还是发现数据中的隐藏模式,它都能提供轻量级的解决方案,特别适合需要在服务端或前端快速实现基础机器学习功能的开发者。其亮点在于内置了 SMO 算法优化 SVM 训练,并采用 CART 构建决策树,兼顾效率与准确性。对于有编程基础的开发者、数据爱好者或教学研究者而言,它是一个低门槛、易上手的实践工具,尤其适合在资源受限的环境中部署轻量模型。文档清晰,示例丰富,支持浏览器直接运行,方便快速验证想法。

使用场景

一家中小型电商公司正在开发商品推荐系统,希望根据用户浏览和购买历史,自动识别高潜力商品并推送个性化广告。团队仅有两名全栈开发者,没有专职数据科学家,且预算有限,无法采购商业AI服务。

没有 machine_learning 时

  • 团队依赖手动规则(如“购买过A商品的人也买B”),推荐准确率不足40%,用户点击率持续低迷。
  • 尝试用Python搭建模型,但后端是Node.js服务,部署复杂,需维护两个语言环境,增加运维成本。
  • 为实现分类功能,曾尝试用外部API,但响应延迟高,且每月费用超$500,超出预算。
  • 缺乏轻量级模型训练能力,无法在服务器本地迭代优化模型,只能被动等待用户反馈。
  • 没有实时预测能力,推荐逻辑只能每小时批量更新,错过用户活跃高峰时段的转化机会。

使用 machine_learning 后

  • 直接在Node.js后端集成machine_learning,用MLP模型训练用户行为数据,推荐准确率提升至82%,点击率翻倍。
  • 无需切换语言或部署Python环境,所有模型训练与预测都在同一Node.js服务中完成,部署流程简化70%。
  • 完全离线运行,零第三方API费用,每月节省$500以上,模型训练成本趋近于零。
  • 可在用户每次浏览后实时调用predict()进行个性化推荐,响应时间低于50ms,显著提升体验。
  • 开发者仅用200行代码就实现了从数据预处理到在线预测的完整闭环,两周内上线新功能。

machine_learning 让非AI专家的开发团队,用现有技术栈快速构建出高效、低成本、可实时更新的智能推荐系统。

运行环境要求

操作系统
  • Linux
  • macOS
  • Windows
GPU

未说明

内存

未说明

依赖
notes该工具为 Node.js 库,可在 Node.js 环境或浏览器中运行,无需 Python。浏览器使用需引入 machine_learning.min.js 文件,Node.js 环境通过 npm 安装。所有算法均基于 JavaScript 实现,无 GPU 加速需求,内存和系统要求取决于数据规模。
python未说明
machine_learning hero image

快速开始

机器学习

适用于 Node.js 的机器学习库。您也可以在浏览器中使用此库。

浏览器演示!

API 文档

安装

Node.js

$ npm install machine_learning

要在浏览器中使用此库,请引入 machine_learning.min.js 文件。

<script src="/js/machine_learning.min.js"></script>

浏览器演示!

以下是API 文档。(仍在开发中)

功能

  • 逻辑回归
  • 多层感知机 (MLP)
  • 支持向量机 (SVM)
  • K 近邻 (KNN)
  • K 均值聚类
  • 3 种优化算法(爬山法、模拟退火、遗传算法)
  • 决策树
  • 非负矩阵分解 (NMF)

实现细节

SVM 使用序列最小优化 (SMO) 作为其训练算法。

对于决策树,采用了分类与回归树 (CART) 作为其构建算法。

使用方法

逻辑回归

var ml = require('machine_learning');
var x = [[1,1,1,0,0,0],
         [1,0,1,0,0,0],
         [1,1,1,0,0,0],
         [0,0,1,1,1,0],
         [0,0,1,1,0,0],
         [0,0,1,1,1,0]];
var y = [[1, 0],
         [1, 0],
         [1, 0],
         [0, 1],
         [0, 1],
         [0, 1]];

var classifier = new ml.LogisticRegression({
    'input' : x,
    'label' : y,
    'n_in' : 6,
    'n_out' : 2
});

classifier.set('log level',1);

var training_epochs = 800, lr = 0.01;

classifier.train({
    'lr' : lr,
    'epochs' : training_epochs
});

x = [[1, 1, 0, 0, 0, 0],
     [0, 0, 0, 1, 1, 0],
     [1, 1, 1, 1, 1, 0]];

console.log("结果 : ",classifier.predict(x));

多层感知机 (MLP)

var ml = require('machine_learning');
var x = [[0.4, 0.5, 0.5, 0.,  0.,  0.],
         [0.5, 0.3,  0.5, 0.,  0.,  0.],
         [0.4, 0.5, 0.5, 0.,  0.,  0.],
         [0.,  0.,  0.5, 0.3, 0.5, 0.],
         [0.,  0.,  0.5, 0.4, 0.5, 0.],
         [0.,  0.,  0.5, 0.5, 0.5, 0.]];
var y = [[1, 0],
         [1, 0],
         [1, 0],
         [0, 1],
         [0, 1],
         [0, 1]];

var mlp = new ml.MLP({
    'input' : x,
    'label' : y,
    'n_ins' : 6,
    'n_outs' : 2,
    'hidden_layer_sizes' : [4,4,5]
});

mlp.set('log level',1); // 0 : 没有输出,1 : 信息,2 : 警告。

mlp.train({
    'lr' : 0.6,
    'epochs' : 20000
});

a = [[0.5, 0.5, 0., 0., 0., 0.],
     [0., 0., 0., 0.5, 0.5, 0.],
     [0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.]];

console.log(mlp.predict(a));

支持向量机 (SVM)

var ml = require('machine_learning');
var x = [[0.4, 0.5, 0.5, 0.,  0.,  0.],
         [0.5, 0.3,  0.5, 0.,  0.,  0.01],
         [0.4, 0.8, 0.5, 0.,  0.1,  0.2],
         [1.4, 0.5, 0.5, 0.,  0.,  0.],
         [1.5, 0.3,  0.5, 0.,  0.,  0.],
         [0., 0.9, 1.5, 0.,  0.,  0.],
         [0., 0.7, 1.5, 0.,  0.,  0.],
         [0.5, 0.1,  0.9, 0.,  -1.8,  0.],
         [0.8, 0.8, 0.5, 0.,  0.,  0.],
         [0.,  0.9,  0.5, 0.3, 0.5, 0.2],
         [0.,  0.,  0.5, 0.4, 0.5, 0.],
         [0.,  0.,  0.5, 0.5, 0.5, 0.],
         [0.3, 0.6, 0.7, 1.7,  1.3, -0.7],
         [0.,  0.,  0.5, 0.3, 0.5, 0.2],
         [0.,  0.,  0.5, 0.4, 0.5, 0.1],
         [0.,  0.,  0.5, 0.5, 0.5, 0.01],
         [0.2, 0.01, 0.5, 0.,  0.,  0.9],
         [0.,  0.,  0.5, 0.3, 0.5, -2.3],
         [0.,  0.,  0.5, 0.4, 0.5, 4],
         [0.,  0.,  0.5, 0.5, 0.5, -2]];

var y =  [-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1];

var svm = new ml.SVM({
    x : x,
    y : y
});

svm.train({
    C : 1.1, // 默认值:1.0。SVM 中的 C 参数。
    tol : 1e-5, // 默认值:1e-4。容差越高 --> 精度越高
    max_passes : 20, // 默认值:20。最大迭代次数越高 --> 精度越高
    alpha_tol : 1e-5, // 默认值:1e-5。alpha 容差越高 --> 精度越高

    kernel : { type: "polynomial", c: 1, d: 5}
    // 默认值:{type : "gaussian", sigma : 1.0}
    // {type : "gaussian", sigma : 0.5}
    // {type : "linear"} // x*y
    // {type : "polynomial", c : 1, d : 8} // (x*y + c)^d
    // 或者您可以使用自己的核函数。
    // kernel : function(vecx,vecy) { return dot(vecx,vecy);}
});

console.log("预测 : ",svm.predict([1.3,  1.7,  0.5, 0.5, 1.5, 0.4]));

K 近邻 (KNN)

var ml = require('machine_learning');

var data = [[1,0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,1,0],
            [1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,0],
            [1,1,1,0,1,1,1,0,1,0,0,0,1,0],
            [1,0,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,1,0],
            [1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1],
            [0,0,1,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,0],
            [0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0],
            [0,0,0,0,0,1,1,1,0,1,0,1,1,0],
            [0,0,1,0,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1],
            [0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1],
            [1,0,1,0,0,1,1,1,1,1,0,0,1,0]
           ];

var result = [23,12,23,23,45,70,123,73,146,158,64];

var knn = new ml.KNN({
    data : data,
    result : result
});

var y = knn.predict({
    x : [0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1],
    k : 3,

    weightf : {type : 'gaussian', sigma : 10.0},
    // 默认值:{type : 'gaussian', sigma : 10.0}
    // {type : 'none'}。权重 == 1
    // 或者您可以使用自己的权重函数
    // weightf : function(distance) {return 1./distance}

    distance : {type : 'euclidean'}
    // 默认值:{type : 'euclidean'}
    // {type : 'pearson'}
    // 或者您可以使用自己的距离函数
    // distance : function(vecx, vecy) {return Math.abs(dot(vecx,vecy));}
});

console.log(y);

K 均值聚类

var ml = require('machine_learning');

var data = [[1,0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,1,0],
            [1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,0],
            [1,1,1,0,1,1,1,0,1,0,0,0,1,0],
            [1,0,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,1,0],
            [1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1],
            [0,0,1,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,0],
            [0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0],
            [0,0,0,0,0,1,1,1,0,1,0,1,1,0],
            [0,0,1,0,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1],
            [0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1],
            [1,0,1,0,0,1,1,1,1,1,0,0,1,0]
           ];

var result = ml.kmeans.cluster({
    data : data,
    k : 4,
    epochs: 100,

    distance : {type : "pearson"}
    // 默认值:{type : 'euclidean'}
    // {type : 'pearson'}
    // 或者您可以使用自己的距离函数
    // distance : function(vecx, vecy) {return Math.abs(dot(vecx,vecy));}
});

console.log("聚类 : ", result.clusters);
console.log("均值 : ", result.means);

山峰爬升

var ml = require('machine_learning');

var costf = function(vec) {
    var cost = 0;
    for(var i =0; i<14;i++) { // 15维向量
        cost += (0.5*i*vec[i]*Math.exp(-vec[i]+vec[i+1])/vec[i+1])
    }
    cost += (3.*vec[14]/vec[0]);
    return cost;
};

var domain = [];
for(var i=0;i<15;i++)
    domain.push([1,70]); // domain[idx][0] : vec[idx]的最小值,domain[idx][1] : vec[idx]的最大值。

var vec = ml.optimize.hillclimb({
    domain : domain,
    costf : costf
});

console.log("vec : ",vec);
console.log("cost : ",costf(vec));

模拟退火

var ml = require('machine_learning');

var costf = function(vec) {
    var cost = 0;
    for(var i =0; i<14;i++) { // 15维向量
        cost += (0.5*i*vec[i]*Math.exp(-vec[i]+vec[i+1])/vec[i+1])
    }
    cost += (3.*vec[14]/vec[0]);
    return cost;
};

var domain = [];
for(var i=0;i<15;i++)
    domain.push([1,70]); // domain[idx][0] : vec[idx]的最小值,domain[idx][1] : vec[idx]的最大值。

var vec = ml.optimize.anneal({
    domain : domain,
    costf : costf,
    temperature : 100000.0,
    cool : 0.999,
    step : 4
});

console.log("vec : ",vec);
console.log("cost : ",costf(vec));

遗传算法

var ml = require('machine_learning');

var costf = function(vec) {
    var cost = 0;
    for(var i =0; i<14;i++) { // 15维向量
        cost += (0.5*i*vec[i]*Math.exp(-vec[i]+vec[i+1])/vec[i+1])
    }
    cost += (3.*vec[14]/vec[0]);
    return cost;
};

var domain = [];
for(var i=0;i<15;i++)
    domain.push([1,70]); // domain[idx][0] : vec[idx]的最小值,domain[idx][1] : vec[idx]的最大值。

var vec = ml.optimize.genetic({
    domain : domain,
    costf : costf,
    population : 50,
    elite : 2, // 精英主义。精英染色体的数量。
    epochs : 300,
    q : 0.3 // 基于排名的适应度分配。适应度 = q * (1-q)^(rank-1)
            // q越高 --> 选择压力越大
});

console.log("vec : ",vec);
console.log("cost : ",costf(vec));

决策树

// 参考:托比·塞加兰的《集体智能编程》

var ml = require('machine_learning');

var data =[['slashdot','USA','yes',18],
           ['google','France','yes',23],
           ['digg','USA','yes',24],
           ['kiwitobes','France','yes',23],
           ['google','UK','no',21],
           ['(direct)','New Zealand','no',12],
           ['(direct)','UK','no',21],
           ['google','USA','no',24],
           ['slashdot','France','yes',19],
           ['digg','USA','no',18,],
           ['google','UK','no',18,],
           ['kiwitobes','UK','no',19],
           ['digg','New Zealand','yes',12],
           ['slashdot','UK','no',21],
           ['google','UK','yes',18],
           ['kiwitobes','France','yes',19]];
var result = ['None','Premium','Basic','Basic','Premium','None','Basic','Premium','None','None','None','None','Basic','None','Basic','Basic'];

var dt = new ml.DecisionTree({
    data : data,
    result : result
});

dt.build();

// dt.print();

console.log("分类结果 : ", dt.classify(['(direct)','USA','yes',5]));

dt.prune(1.0); // 1.0 : 最小增益。
dt.print();

非负矩阵分解

var ml = require('machine_learning');
var matrix = [[22,28],
              [49,64]];

var result = ml.nmf.factorize({
    matrix : matrix,
    features : 3,
    epochs : 100
});

console.log("第一个矩阵 : ",result[0]);
console.log("第二个矩阵 : ",result[1]);

许可证

(MIT 许可证)

版权所有 © 2014 康俊久 junku901@gmail.com

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