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  • 隐马尔可夫模型(HMM模型)

    引言

    想简单点,没这么复杂,上一篇,我们说天气就是马尔可夫模型,因为明天的天气只能今天有关,而跟之前的前天无关。

    一言以蔽之

    你在中国,那美国的天气就是隐马尔可夫模型,因为你不知道美国的天气,可是你知道其他条件,你有朋友在美国,他要么跑步,要么购物,而他的选择跟天气有关,你知道他这三天是跑步,跑步,购物,好了,描述完毕。

    再一个例子,你有一女朋友,她心情好时会唱歌,心情坏时会不接你电话,但是我们知道有时不接电话并不意味着她心情不好,另外女生不会说自己心情怎么样,而且我们认为女生的心情是符合马尔可夫模型的,即今天的心情只受昨天心情的影响,好了,这一天她对你唱歌了,接下来两天,她都不接你电话,这就是隐马尔可夫模型。

    三大问题

    上面举了两个例子,希望你已经理解什么是隐马尔可夫模型了,我们再就天气这一例子再做探讨,了解隐马尔可夫有什么用?

    隐马尔可夫模型中有三大问题需要解决,我会一一阐述。

    我再把这问题详细描述一下,你在中国,你朋友F在美国,F的作息有跑步跟购物,但这选择跟天气有关,具体概率如下
    P(跑步| 下雨) = 0.4
    P(购物| 下雨) = 0.6
    P(跑步| 晴朗) = 0.7
    P(购物| 晴朗) = 0.3
    然后,F这三天是跑步,跑步,购物。

    问题一:{跑步,跑步,购物}发现的概率是多少?

    问题二:知道了{跑步,跑步,购物},那这三天天气又如何呢?

    问题三:确定模型参数的取值,使出现{跑步,跑步,购物}的概率最大

    三个问题对应了三个解决方案

    问题一:前向法(forward algorithm),是一种动态规划的方法,用来减少程序运算的复杂度

    问题二:维特比算法(Viterbi algorithm),也是一种动态规划的方法,用来找到最可能的状态路径

    问题三:Baum-Welch算法,通过给定一个序列,不断估算一个适合的lambda参数,使发生该序列的概率最大


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