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機器學習筆記 第13課

(1)關於EM演算法的另一種理解方式

根據Jensen不等式可以得出 不等式構造要優化的最大似然函式 l(sita)的下界 , 而每一次的重複E、M步驟,實際上是一個座標上升的過程。E步驟,使Qi(z)最大化,M步驟使引數最大化。這也從另一方面驗證了EM演算法是收斂的。

其實一開始提到的K-means演算法也是EM演算法思想的一個應用,具體來說:

E-Step:給每一個點分配到每一個聚類中心

M-Step:重新計算聚類中心

(2)EM在GMM中的應用

注意約束條件,sigma phi(i) = 1

(3)EM在文字聚類(Text clustering)中的應用(混合樸素貝葉斯)

(4)因子分析模型(factor analysis model)

假設m代表樣本數目,n代表樣本維度,當n>=m時,此時往往不方便構造模型,或構造的模型是存在著問題的。例如當存在只有兩個樣本時,樣本的維度為2,此時假設構造高斯模型,那麼高斯模型的協方差矩陣是奇異的。

因子分析就是為了解決這個問題,實際上其是一個降維的過程,利用因子這個抽象的較低維度的特徵,來表示原有的特徵,從而進行降維。 

假設原有n維隨機變數x,k維潛在變數z(即因子,每一個z(i)~N(0,1)),x(n*1) = u(n*1) + A(n*k)*z(k*1) + sigma(n*1,誤差項)。隨機變數x是潛在變數z通過線性變換、移動加入干擾項所的。

這個變換過程如下:對於隱藏變數z即因子,z(i)服從於標準正態分佈,乘轉換方程,將其對映到x的維度空間;同時加上x的均值u,使其平移到x的中心;最後加上誤差項sigma。

得出[z x ]的聯合分佈後,即可以利用EM演算法進行求解引數。