机器学习是近20多年兴起的一门多领域交叉学科，涉及概率论、统计学、逼近论、凸分析、计算复杂性理论等多门学科。机器学习理论主要是设计和分析一些让计算机可以自动“学习”的算法。机器学习算法是一类从数据中自动分析获得规律，并利用规律对未知数据进行预测的算法。因为学习算法中涉及了大量的统计学理论，机器学习与推断统计学联系尤为密切，也被称为统计学习理论。算法设计方面，机器学习理论关注可以实现的，行之有效的学习算法。很多推论问题属于无进程可循难度，所以部分的机器学习研究是开发容易处理的近似算法。

机器学习已广泛应用于数据挖掘、计算机视觉、自然语言处理、生物特征识别、搜索引擎、医学诊断、检测信用卡欺诈、证券市场分析、DNA串行测序、语音和手写识别、战略游戏和机器人等领域。

Machine learning is a subfield of computer science that evolved from the study of pattern recognition and computational learning theory in artificial intelligence. In 1959, Arthur Samuel defined machine learning as a "Field of study that gives computers the ability to learn without being explicitly programmed". Machine learning explores the study and construction of algorithms that can learn from and make predictions on data. Such algorithms operate by building a model from example inputs in order to make data-driven predictions or decisions expressed as outputs, rather than following strictly static program instructions.