打开prml and mlapp发现这部分目录编排有点小不同,但神奇的是章节序号竟然都为“十二”。

prml:pca --> ppca --> fa

mlapp:fa --> pca --> ppca

这背后又有怎样的隐情?不可告人的秘密又会隐藏多久?

基于先来后到原则,走prml路线。

首先,这部分内容,尤其是pca,都是老掉牙且稳定的技术,既然是统计机器学习,这次的目的就是借概率图来缕一遍思路,以及模型间的内在联系。

我们要建立的是一套完整的知识体系,而非“拿来一用,用完就扔”的态度。

有菜鸡问了,为何你总是强调“体系”?

因为我是马刺队球迷。

首先,我希望大家重视prml的第12章开章这段话:

"本章中,我们⾸先介绍标准的、⾮概率的PCA⽅法,然后我们会说明,当求解线性⾼斯潜在变量模型的⼀种特别形式的最⼤似然解时, PCA如何⾃然地产⽣。这种概率形式的表⽰⽅法会带来很多好处,例如在参数估计时可以使⽤EM算法,对混合PCA模型的推广以及主成分的数量可以从数据中⾃动确定的贝叶斯公式。最后,我们简短地讨论潜在变量概念的几个推广,使得潜在变量的概念不局限于线性⾼斯假设。这种推广包括⾮⾼斯潜在变量,它引出了独⽴成分分析( independent conponent analysis)的框架。这种推广还包括潜在变量与观测变量的关系是⾮线性关系的模型。"

因为大部分人都只关心以下这张图,也就是通过“映射”的角度来理解PCA。

然后,因为理解不全面,或者暂且只关心pca,对后面的部分就出现了理解断层。因为体系,波波维奇劝你要“站得高,看得远”。


PCA:

有关pca的内容,网络资源有太多,以下个人链接能增加一点感性认识和相关内容;至于理性认识,除了动手亲自推倒公式,哪怕是抄一遍,也是极好的。

因为pca+gmm常常是一个组合,先降维,去掉可能useless的信息,再进行gmm聚类。如此,至少能节省后期聚类时的计算资源。

其他没什么想说的,这个组合实践时确实效果蛮好,PCA也算是重要的预处理工具,数据预处理的地位你懂得,特征工程之百试不爽。

PPCA:

冒出一个“屁+PCA”,恩,本来就挺好用,还要加个“P”? —— 初次见面的初次感受。

PCA也可以被视为概率潜在变量模型的最⼤似然解。如何理解?

From: http://www.miketipping.com/papers/met-mppca.pdf【链接中x是隐变量】

第一步:

先验:

似然:【原理见证明1,t = Wx+mu

后验:

最后,期望就是最优解。贝叶斯三部曲,没啥可说的,但这里有个M,如果假设σ = 0, 再带入结果,这不就是PCA麽。

第二步:

解的形式有了,但解中的变量是多少,比如W应该是多少呢?

通过mle获取,也就是获得W的估值。

(1)

联合分布,再积分掉x得t的边缘分布:

(2)

然后便获取了"t的似然"形式,如下:

求导解似然方程就不再赘述here,过程详见链接。

答案中就包含了W的估值。读后感就是:一切皆是套路。

证明1

假设z是标准高斯,那么线性组合的每个x也是高斯。

Figure, 证明1

这个证明看似很无聊,让我们思维大胆地扩展一下:

线性组合类似于没激活神经元的神经网络(NN);因为有了激活函数,nn才能解决非线性问题。

但这里对应的貌似不是激活函数,而是概率。概率能否达到非线性的效果?为什么?

与传统的PCA相⽐,会带来一个本人感兴趣的优势就是,可以利用em高效求解。

好比用几何和代数解决同一个问题:用em总比“求解特征向量特征值”要划算的多,而且结果等价。当然还有其他优势,例如处理missing data

此时,两个问题可能在菜鸡小脑中回荡:

  • 不要问我mle方法中怎么涉及到了特征值计算,自己写一下W的估值瞧瞧。
  • 感觉似乎都搞完了啊,但怎么又涉及到了em?

读到这里,你如果有同样的疑惑,恭喜。好处便是,你不会感觉这系列文章的思维读来怪异,因为你我的脑回路可能是相通的。

因为mle在高维计算时没啥优势,所以考虑em。

这里看似是放弃了由mle得到的精确值,转而选择em带来的估计值,建议你想想,能提高内力心法。

因为FA就是ppca的方差扩展版本,所以,em的方法在fa中聊一次就好,节能。

FA:

cs229

既然是ppca的扩展,那么,咱就看看扩展ppca会发生什么?

首先,凭什么ppca的“先验”是标准高斯?改一改会如何?

结论:x的边缘分布可以变为原来熟悉的样子。

按照fa的思路,凭什么x的边缘分布的方差是标准化的东东,改改会如何?

 

结论:还是这个熟悉的形式。

可见,“龙生龙,凤生凤,老鼠的儿子会打洞”,高斯的衍生还是那么“高斯”。

但问题是:边缘分布有点复杂,所以用em。

链接中用的Λ表示W,其他符号一致。

E step:

既然是em,E步骤计算:p(z(i) | x(i) ; µ, Λ, Ψ)

这里技巧在于,z和x都是高斯,一并构成了一个联合变量p(z, x),这个东西通过p(z) * p(x|z)就可以求得。

那么P(z|x)就可以通过以下公式直接求得:

调整一下思维:

p(z), p(x|z), p(x)都有,本可以通过贝叶斯公式计算,但几个这么复杂的高斯除来除去,是个什么鬼?感觉也不好计算。

所以,先人给出了以上公式,通过联合概率就直接写出结果了。

注意,联合概率是个高维高斯,且有两部分,一部分也可能包含多个维度。

M step:

思路就是通过log{P(x)}对各个参数求导。具体步骤,详见cs229链接,有超详细步骤,不再赘述。

先写到这里,本文只记录学习思路,帮助你建立知识体系,不会也不可能取代任何教材。

这一领域的东西,要充分领会,只能亲自动手算上一算。有时,你可能卡在一处无法进一步理解,该文可能会起到一点点“雪中送炭”的作用,这就足够了。

最后,再看:

prml:pca --> ppca --> fa

mlapp:fa --> pca --> ppca

如写小说,一个循序渐进,一个倒叙法。

[Bayesian] “我是bayesian我怕谁”系列 - Continuous Latent Variables的更多相关文章

  1. [Bayesian] “我是bayesian我怕谁”系列 - Gaussian Process

    科班出身,贝叶斯护体,正本清源,故拿”九阳神功“自比,而非邪气十足的”九阴真经“: 现在看来,此前的八层功力都为这第九层作基础: 本系列第九篇,助/祝你早日hold住神功第九重,加入血统纯正的人工智能 ...

  2. [Bayesian] “我是bayesian我怕谁”系列 - Variational Autoencoders

    本是neural network的内容,但偏偏有个variational打头,那就聊聊.涉及的内容可能比较杂,但终归会 end with VAE. 各个概念的详细解释请点击推荐的链接,本文只是重在理清 ...

  3. [Bayesian] “我是bayesian我怕谁”系列 - Variational Inference

    涉及的领域可能有些生僻,骗不了大家点赞.但毕竟是人工智能的主流技术,在园子却成了非主流. 不可否认的是:乃值钱的技术,提高身价的技术,改变世界观的技术. 关于变分,通常的课本思路是: GMM --&g ...

  4. [Bayesian] “我是bayesian我怕谁”系列 - Boltzmann Distribution

    使用Boltzmann distribution还是Gibbs distribution作为题目纠结了一阵子,选择前者可能只是因为听起来“高大上”一些.本章将会聊一些关于信息.能量这方面的东西,体会“ ...

  5. [Bayesian] “我是bayesian我怕谁”系列 - Exact Inferences

    要整理这部分内容,一开始我是拒绝的.欣赏贝叶斯的人本就不多,这部分过后恐怕就要成为“从入门到放弃”系列. 但,这部分是基础,不管是Professor Daphne Koller,还是统计学习经典,都有 ...

  6. [Bayesian] “我是bayesian我怕谁”系列 - Exact Inference

    要整理这部分内容,一开始我是拒绝的.欣赏贝叶斯的人本就不多,这部分过后恐怕就要成为“从入门到放弃”系列. 但,这部分是基础,不管是Professor Daphne Koller,还是统计学习经典,都有 ...

  7. [Bayesian] “我是bayesian我怕谁”系列 - Naive Bayes+prior

    先明确一些潜规则: 机器学习是个collection or set of models,一切实践性强的模型都会被归纳到这个领域,没有严格的定义,’有用‘可能就是唯一的共性. 机器学习大概分为三个领域: ...

  8. [Bayesian] “我是bayesian我怕谁”系列 - Naive Bayes with Prior

    先明确一些潜规则: 机器学习是个collection or set of models,一切实践性强的模型都会被归纳到这个领域,没有严格的定义,’有用‘可能就是唯一的共性. 机器学习大概分为三个领域: ...

  9. [Bayesian] “我是bayesian我怕谁”系列 - Markov and Hidden Markov Models

    循序渐进的学习步骤是: Markov Chain --> Hidden Markov Chain --> Kalman Filter --> Particle Filter Mark ...

随机推荐

  1. mybatis 自动生成代码(mybatis generator)

    pom.xml 文件配置 引入 mybatis generator <properties> <mysql.connector.version>5.1.44</mysql ...

  2. struts2前后台交互

    1.前台到后台A.form提交,后台用getParameter()方法拿到数据:B.url用?+&C.Ajax使用data:{username:account,password:passwor ...

  3. Hadoop的safeMode

    当集群启动的时候,会首先进入到安全模式.系统在安全模式下,会检查数据块的完整性.假设我们设置的副本数(即参数dfs.replication)是5,那么在dataNode上就应该有5个副本存在,假设只存 ...

  4. [转]Xcode的快捷键及代码格式化

    Xcode比较常用的快捷键,特别是红色标注的,很常用.1. 文件CMD + N: 新文件CMD + SHIFT + N: 新项目CMD + O: 打开CMD + S: 保存CMD+OPt+S:保存所有 ...

  5. 匹配替换第n个字符串

    var name = "questions[0][question]",i=0; name.replace(/\[.+?\]/g, function(match, pos, ori ...

  6. ESC/POS打印控制命令

    0x00. Command Notation [Name]                        The name of the command. [Format]               ...

  7. Rundeck部署和基本使用

    rundeck 介绍 Rundeck 是一款能在数据中心或云环境中的日常业务中使程序自动化的开源软件.Rundeck 提供了大量功能,可以减轻耗时繁重的体力劳动.团队可以相互协作,分享如何过程自动化, ...

  8. 打印ASCII码

    总时间限制:1000ms内存限制:65536kB 描述 输入一个除空格以外的可见字符(保证在函数scanf中可使用格式说明符%c读入),输出其ASCII码. 输入 一个除空格以外的可见字符. 输出 一 ...

  9. 用python爬虫爬取去哪儿4500个热门景点,看看国庆不能去哪儿

    前言:本文建议有一定Python基础和前端(html,js)基础的盆友阅读. 金秋九月,丹桂飘香,在这秋高气爽,阳光灿烂的收获季节里,我们送走了一个个暑假余额耗尽哭着走向校园的孩籽们,又即将迎来一年一 ...

  10. VB.net shell、IO.File.Open、Process.Start、Shellexecute API 运用经验总结

    打开文件还有很多方法,但我了解到运用较多的是上面几种- -,为了防止以后忘记,先把了解到的写下来. 1.Shell 这个看了很多网页,最靠谱的运用方法: Shell("cmd.exe /c ...