Information Theory, Inference and Learning Algorithms

David J. C. MacKay

出版时间

2003-10-05

ISBN

9780521642989

评分

★★★★★

标签

算法

书籍介绍

Information theory and inference, taught together in this exciting textbook, lie at the heart of many important areas of modern technology - communication, signal processing, data mining, machine learning, pattern recognition, computational neuroscience, bioinformatics and cryptography. The book introduces theory in tandem with applications. Information theory is taught alongside practical communication systems such as arithmetic coding for data compression and sparse-graph codes for error-correction. Inference techniques, including message-passing algorithms, Monte Carlo methods and variational approximations, are developed alongside applications to clustering, convolutional codes, independent component analysis, and neural networks. Uniquely, the book covers state-of-the-art error-correcting codes, including low-density-parity-check codes, turbo codes, and digital fountain codes - the twenty-first-century standards for satellite communications, disk drives, and data broadcast. Richly illustrated, filled with worked examples and over 400 exercises, some with detailed solutions, the book is ideal for self-learning, and for undergraduate or graduate courses. It also provides an unparalleled entry point for professionals in areas as diverse as computational biology, financial engineering and machine learning.

AI导读
核心看点
  • 本书将信息论与贝叶斯推断、机器学习算法深度融合,打破传统学科壁垒。作者以统计推断为核心框架,统一讲解数据压缩、信道编码、聚类、独立成分分析及神经网络等应用,揭示这些看似无关领域背后的共同数学原理,提供观察技术世界的独特视角。
  • 内容涵盖从基础概率论、熵、信息论定理到高级推断技术,包括消息传递算法、蒙特卡洛方法及变分近似。书中不仅推导香农定理,更详细讲解算术编码、稀疏图码等实用通信系统实现,以及其在模式识别和生物信息学中的具体应用,理论与实践并重。
  • 作者David MacKay以清晰直观的教学风格著称,被誉为该领域的Feynman。书中配有大量图解和通俗解释,帮助读者理解复杂概念。尽管部分读者认为数学严谨性不足或内容冗杂,但其对LDPC码等前沿技术的贡献及跨学科整合能力,使其成为极具启发性的经典教材。
适合谁读
  • 适合计算机科学、电子工程、人工智能及数学专业的本科生和研究生。特别是希望深入理解信息论基础、通信原理、数据压缩技术以及机器学习底层逻辑的读者。本书可作为信息论、模式识别、计算神经科学等课程的核心教材或重要参考书。
  • 适合对贝叶斯统计、推断算法及神经网络原理感兴趣的研究人员和工程师。书中关于消息传递、变分推断等高级主题的深度讲解,为从事数据挖掘、信号处理、密码学及生物信息学研究的读者提供了坚实的理论基础和算法实现指导,有助于提升系统设计能力。
  • 适合希望拓宽视野、理解信息本质及跨学科联系的科技爱好者。虽然内容难度较高,但作者生动的讲解和广泛的案例(如进化论、能源等)能激发读者兴趣。不建议作为入门自学首选,更适合在具备一定数学基础后,作为深化理解、探索前沿技术的进阶读物。
读前提醒
  • 强烈建议配合作者提供的免费公开课视频学习。视频内容更通俗易懂,对书中略过的推导细节有补充分析,能极大降低阅读门槛。切勿仅依赖文本,利用多媒体资源可显著提升对复杂概念如概率解释、推断算法的理解,避免陷入数学公式的泥沼。
  • 本书部分内容存在争议,如数学严谨性不足、部分章节啰嗦或大杂烩。读者应保持批判性思维,对于不严谨之处可参考其他标准教材(如Cover & Thomas的Elements of Information Theory)进行对比验证。不要因个别瑕疵否定全书价值,重点吸收其跨学科整合的思想精髓。
  • 书中涉及大量高级数学工具和算法实现,阅读时需具备扎实的概率论、线性代数及编程基础。若遇到难以理解的部分,不要死磕,可跳过或结合其他资料辅助学习。本书适合作为参考书查阅特定主题,而非从头到尾线性阅读,建议根据自身研究需求选择性深入阅读相关章节。
读者共识
  • 读者普遍认可本书在整合信息论、推断与机器学习方面的开创性贡献,认为其提供了观察世界的新视角。尽管作者已去世,但其留下的教材和视频资源仍被视为宝贵财富。多数读者认为该书能显著提升对信息论、通信系统及AI算法底层逻辑的理解层次,具有极高的学术价值。
  • 部分读者指出本书存在数学不严谨、内容冗杂、深入但不浅出等问题,不适合初学者自学。然而,这些批评并未掩盖其作为“教科书榜样”的地位。读者共识是,该书在激发灵感、展示技术关联性及提供实用算法方面无可替代,但需配合其他严谨教材使用,以弥补理论推导上的不足。
  • 读者高度赞扬作者David MacKay的个人魅力及无私奉献精神,其免费公开课程视频和电子版书籍的行为广受赞誉。尽管存在争议,但绝大多数读者认为该书是信息论和机器学习领域的必读经典,值得反复阅读。其跨学科视野和对LDPC码等技术的推动,使其在学术界和工业界均享有崇高声誉。

本导读基于书籍简介、目录、原文摘录、短评和书评生成,不等同于全文精读。

精彩摘录
  • "Probabilities can be used in two ways. 1. Probabilities can describe frequencies of outcomes in random experiments 2. Probabilities can also be used, more generally, to describe degrees of belief in propositions that do not involve random variables This more general use of probability to quantify be"
  • "The details of the other possible outcomes and their probabilities are irrelevant. All that matters is the probability of the outcome that actually happened (here, that the ball drawn was black) given the dierent hypotheses. We need only to know the likelihood, i.e., how the probability of the data "
  • "Entropy is maximized if p is uniform: [;H(X) \leq log(|A_X|);] with equality iff [;p_i = 1/|A_X|;] for all i."
  • "a disk drive is an example of communication, which doesn't have to involve information going from one place to another. When we write a file on a disk drive, we'll read it off in the same location - but at a later time."
作者简介
Sir David John Cameron MacKay FRS FInstP FICE (22 April 1967 – 14 April 2016) was a British physicist, mathematician, and academic. He was the Regius Professor of Engineering in the Department of Engineering at the University of Cambridge and from 2009 to 2014 was Chief Scientific Adviser to the UK Department of Energy and Climate Change (DECC). MacKay authored the book Sustainable Energy – Without the Hot Air.
目录
1 Introduction to Information Theory
2 Probability, Entropy, and Inference
3 More about Inference
Part I Data Compression
4 The Source Coding Theorem

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用户评论
I only read it a little
机器学习领域中的 Feynman。
信息论和机器学习是一个硬币的两面。传统的信息论两条理论上的香农,工程应用是通信。具体的:贝叶斯数据模型,蒙特卡洛,变分法,聚类算法,神经网络。大脑是压缩和通信系统
有谁一起学习这本书吗?一起讨论吧QQ:63583981
读了一点,组会解散了,于是没有继续下去了,感觉这书讲得好 detail 啊。 组会在读的书之一。 水木 AI 版有人推荐,有电子版,有时间看一下。看章节标题似乎很不错的样子。
需要买一本 反复查阅
很清晰简明的信息论教程,非常适合初学者的学习
一半弃读
(读过部分章节)与很多教材不同的是,把很多东西放在一起讨论,很有意思。 适合做个补充类读物。要是学信息论或者机器学习还是以其他教材为主吧
内容过于精简,有不少小insight,但是随机分布在书里,不太适合系统学习。
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