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《機器學習》 周志華學習筆記第十四章 概率圖模型(課後習題)python實現

一、基本內容

1.隱馬爾可夫模型

1.1. 假定所有關心的變數集合為Y,可觀測變數集合為O,其他變數集合為R,

生成式模型考慮聯合分佈P(Y,R,O),判別式模型考慮條件分佈P(Y,R|O),給定一組觀測變數值,推斷就是要由P(Y,R,O)或者P(Y,R|O)得到條件概率分佈P(Y,O).

1.2. 概率圖模型大致分為兩類:第一類是使用有向無環圖表示變數間的依賴關係,稱為有向圖模型或貝葉斯網;第二類是使用無向圖表示變數間的相關關係,稱為無向圖模型或馬爾可夫網

1.3. 隱馬爾可夫模型(Hidden Markov Model,簡稱HMM)是結構最簡單的動態貝葉斯網,這是一種著名的有向圖模型。

2.馬爾可夫隨機場(Markov Random Field, 簡稱MRF):是典型的馬爾可夫網,這是一種著名的無向圖模型。

2.1 極大團,勢函式

2.2 全域性馬爾可夫性,推論:區域性馬爾可夫性,成對馬爾可夫性

3.條件隨機場(Conditional Random Field, 簡稱CRF):是一種判別式無向圖模型

4.學習與推斷

變數消去,信念傳播

5.近似推斷

兩類:1.取樣:通過使用隨機化方法完成近似2.使用確定性近似完成近似推斷,典型代表為變分推斷

5.1 MCMC取樣(馬爾可夫鏈蒙特卡羅方法(Markov Chain Monte Carlo))

MCMC方法的關鍵就在於通過構造“平穩分佈為p的markov chain”來產生sample。

Metropolis-Hastings(MH)演算法是MCMC的重要代表。

吉布斯取樣

5.2 變分推斷

盤式記法