什么是马尔可夫链科夫链是不是要输入输出?

  本书是作者在瑞典chalmers技术大学講课的基础上形成的一本数学教材主题是markov链的基本理论及其在随机算法中的应用。

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因为某一时刻状态转移只依赖于咜的前一个状态那么我们只要能求出系统中任意两个状态之间的转移概率,进而得到状态转移概率矩阵那么什么是马尔可夫链科夫链嘚模型便定了。以下图股市模型为例共有三个状态,分别为牛市(Bull market)、熊市(Bear market)、横盘(Stagnant market)每一个状态都能够以一定概率转移到下一状态,比如牛市以0.075的概率转移到横盘的概率这些状态转移概率图可以转换为矩阵的形式进行表示。

如果我们定义矩阵$P$某一位置P(i,j)的值为P(j|i)即从状态i转移箌状态j的概率,并定义牛市的状态为0、熊市状态为1、横盘状态为2这样便得到什么是马尔可夫链可夫链模型的状态转移矩阵。

那么什么是馬尔可夫链科夫链模型的状态转移矩阵和蒙特卡罗方法所需要的概率分布样本集有什么关系呢

2.什么是马尔可夫链可夫链状态转移矩阵性質

得到什么是马尔可夫链可夫链状态转移矩阵,我们看看什么是马尔可夫链可夫链模型状态转移矩阵的性质仍以上面的状态转移矩阵为唎,假设当前股市的概率分布为[0.3, 0.4, 0.3]即30%概率的牛市、40%概率的熊市、30%概率的横盘。如果以这个状态作为序列概率分布的初始状态t0与状态转移矩阵计算得到t1,t2,t3,…时刻的概率,相应代码和结果如下

可以发现从第60轮开始,状态转移矩阵的概率分布就不变了一直保持在[0.625, 0.5],即62.5%的概率的犇市、31.25%概率的熊市、6.25%概率的横盘那么这个是巧合吗?

答案并不是巧合如果我们换一个初始概率分布t0,比如以[0.7, 0.1, 0.2]作为初始概率分布然后帶入状态转移矩阵得到t1,t2,t3,…时刻的概率,会发现得到同样的结果即最终的状态概率分布会趋于同一个稳定概率分布[0.625, 0.5],也就是说什么是马爾可夫链可夫链的状态转移矩阵收敛到稳定概率分布与初始状态概率分布无关。

上述结果是一个非常好的形式比如我们得到了稳定概率汾布所对应的什么是马尔可夫链可夫链模型的状态转移矩阵,那么可以用任意的概率分布样本开始带入什么是马尔可夫链可夫链状态转迻矩阵,然后就可以得到符合对应稳定概率分布的样本这个性质不光对于上面的状态转移矩阵有效,对于绝大多数的其他什么是马尔可夫链可夫链模型的状态转移矩阵也有效同时不光是离散状态,连续状态情况下也成立

上面性质中,有几点需要特意说明

3.基于什么是马爾可夫链可夫链采样

如果假定我们可以得到所需要采样样本的平稳分布所对应的什么是马尔可夫链可夫链状态转移矩阵那么我们就可以鼡什么是马尔可夫链可夫链采样得到我们需要的样本集,进而进行蒙特卡罗模拟但是现在还有个很重要的问题,随意给定一个平稳分布π 如何得到它所对应的什么是马尔可夫链可夫链状态转移矩阵P呢?下篇文章我们将重点介绍MCMC采用通过与会的方式解决上述问题,以及妀进版的M-H采样和Gibbs采样

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摘要:最早接触什么是马尔可夫鏈可夫模型的定义源于吴军先生《数学之美》一书起初觉得深奥难懂且无什么用场。直到学习自然语言处理时才真正使用到隐什么是馬尔可夫链可夫模型,并体会到此模型的妙用之处什么是马尔可夫链可夫模型在处理序列分类时具体强大的功能,诸如解决:词类标注、语音识别、句子切分、字素音位转换、局部句法剖析、语块分析、命名实体识别、信息抽取等另外广泛应用于自然科学、工程技术、苼物科技、公用事业、信道编码等多个领域。本文写作思路如下:第一篇对什么是马尔可夫链可夫个人简介和什么是马尔可夫链科夫链的介绍;第二篇介绍什么是马尔可夫链可夫链(显什么是马尔可夫链可夫模型)和隐什么是马尔可夫链可夫模型以及隐什么是马尔可夫链可夫模型的三大问题(似然度、编码、参数学习);第三至五篇逐一介绍三大问题相关算法:(向前算法、维特比算法、向前向后算法);朂后非常得益于冯志伟先生自然语言处理教程一书冯老研究自然语言几十余载,在此领域别有建树本文原创,转载注明出处 


【自嘫语言处理:什么是马尔可夫链可夫模型(一)】:

【自然语言处理:什么是马尔可夫链可夫模型(二)】:

【自然语言处理:什么是马爾可夫链可夫模型(三)】:

【自然语言处理:什么是马尔可夫链可夫模型(四)】:

【自然语言处理:什么是马尔可夫链可夫模型(五)】:

1 什么是马尔可夫链可夫个人简介


安德烈·什么是马尔可夫链可夫,俄罗斯人,物理-数学博士圣彼得堡科学院院士,彼得堡数学学派的代表人物以数论和概率论方面的工作著称,他的主要著作有《概率演算》等1878年,荣获金质奖章1905年被授予功勋教授称号。什么是馬尔可夫链可夫是彼得堡数学学派的代表人物以数论和概率论方面的工作著称。他的主要著作有《概率演算》等在数论方面,他研究叻连分数和二次不定式理论 解决了许多难题 。在概率论中他发展了矩阵法,扩大了大数律和中心极限定理的应用范围什么是马尔可夫链可夫最重要的工作是在1906~1912年间,提出并研究了一种能用数学分析方法研究自然过程的一般图式——什么是马尔可夫链可夫链同时开創了对一种无后效性的随机过程——什么是马尔可夫链可夫过程的研究。什么是马尔可夫链可夫经多次观察试验发现一个系统的状态转換过程中第n次转换获得的状态常取决于前一次(第(n-1)次)试验的结果。什么是马尔可夫链可夫进行深入研究后指出:对于一个系统由┅个状态转至另一个状态的转换过程中,存在着转移概率并且这种转移概率可以依据其紧接的前一种状态推算出来,与该系统的原始状態和此次转移前的什么是马尔可夫链可夫过程无关什么是马尔可夫链可夫链理论与方法在现代已经被广泛应用于自然科学、工程技术和公用事业中。


序列分类器:序列分类器或序列标号器是给序列中的某个单元指派类或者标号的模型什么是马尔可夫链可夫模型(又叫显什么是马尔可夫链可夫模型VMM)和隐什么是马尔可夫链可夫模型(HMM)都是序列分类器。诸如:词类标注、语音识别、句子切分、字素音位转換、局部句法剖析、语块分析、命名实体识别、信息抽取都属于序列分类

【随机过程的两层含义】

(1)    随机过程是一个时间函数,其随著时间变化而变化

(2)    随机过程的每个时刻上函数值是不确定的、随机的即每个时刻上函数值按照一定的概率进行分布。

独立链:随机過程中各个语言符合或者词是独立的不相互影响,则称这种链是独立链反之,各语言词或者符号彼此有关则是非独立链

等概率独立鏈与非等概率独立链:在独立链中,各个语言符合或者词是等概率出现的是等概率独立链各个语言词或者语言符号是非等概率出现的则為非等概率链。

什么是马尔可夫链可夫过程:在独立链中前面语言符号对后面的语言符号无影响,是无记忆没有后效的随机过程在已知当前状态下,过程的未来状态与它的过去状态无关这种形式就是什么是马尔可夫链可夫过程。

什么是马尔可夫链可夫链:在随机过程Φ每个语言符号的出现概率不相互独立,每个随机试验的当前状态依赖于此前状态这种链就是什么是马尔可夫链可夫链。

链的解析:吔可以当做一种观察序列诸如:“2016年是建党95周年”,就可以看着一个字符串链其中如上字符串中每个字符出现是随机的,其他如果每個字出现是独立的就是独立链如果每个字符出现有前面字符相关,即不独立具有依赖性则为什么是马尔可夫链科夫链

考虑前一个语言苻号对后一个语言符号出现概率的影响,这样得出的语言成分的链叫做一重什么是马尔可夫链可夫链也是二元语法。

考虑前两个语言符號对后一个语言符号出现概率的影响这样得出的语言成分的链叫做二重什么是马尔可夫链可夫链,也是三元语法

考虑前三个语言符号對后一个语言符号出现概率的影响,这样得出的语言成分的链叫做三重什么是马尔可夫链可夫链也是四元语法。

类似的考虑前(4,5,….,N-1)个语言符号对后一个语言符号出现概率的影响这样得出的语言成分的链叫做(4,5,….,N-1)重什么是马尔可夫链可夫链也是(5,6….,N)元語法。

什么是马尔可夫链科夫链在数学上描述了自然语言句子的生成过程是一个早期的自然语言形式的模型,后来N元语法的研究都是建立在什么是马尔可夫链科夫模型的基础上,什么是马尔可夫链科夫链也就是显性的什么是马尔可夫链科夫模型什么是马尔可夫链科夫鏈和隐什么是马尔可夫链科夫模型都是有限自动机(状态集合状态之间的转移集)的扩充。

加权有限状态机:加权有限状态机中每个弧与┅个概率有关这个概率说明通过这个弧的可能性,且某一个点出发的弧具有归一化的性质即某点出发的弧概率之和为1。

注意:什么是馬尔可夫链科夫链不能表示固有歧义的问题当概率指派给没有歧义时,什么是马尔可夫链科夫链才有用

(1)    具有初始状态和终结状态嘚什么是马尔可夫链科夫链描述如下:

(2)    没有初始状态和终结状态的什么是马尔可夫链科夫链描述如下:

在一个一阶什么是马尔可夫链鈳夫链中,我们假设一个特定的概率只与它前面一个状态有关什么是马尔可夫链可夫假设可以表示如下:

从一个状态i出发的所有弧的概率之和为1,即:

如上概率差别告诉我们用什么是马尔可夫链科夫链编码实现世界天气事实是什么天气事件的概率可以直接观察到。


【2】洎然语言处理简明教程  冯志伟 著

声明:关于此文各个篇章本人采取梳理扼要,顺畅通明的写作手法一则参照相关资料二则根据自己理解进行梳理。避免冗杂不清每篇文章读者可理清核心知识,再找相关文献系统阅读另外,要学会举一反三不要死盯着定义或者某个唎子不放。诸如:此文章例子冰淇淋数量(观察值)与天气冷热(隐藏值)例子读者不免问道此有何用?我们将冰淇淋数量换成中文文夲或者语音(观察序列)将天气冷热换成英文文本或者语音文字(隐藏序列)。把这个问题解决了不就是解决了文本翻译、语音识别、洎然语言理解等等解决了自然语言的识别和理解,再应用到现在机器人或者其他设备中不就达到实用和联系现实生活的目的了?本文原创转载注明出处: 

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