1 数学基础 在实际中,最小化的函数有几个极值,所以最优化算法得出的极值不确实是否为全局的极值,对于一些特殊的函数,凸函数与凹函数,任何局部极值也是全局极致,因此如果目标函数是凸的或凹的,那么优化算法就能保证是全局的. 凸集:在凸几何中,凸集(convex set)是在凸组合下闭合的仿射空间的子集.更具体地说,在欧氏空间中,凸集是对于集合内的每一对点,连接该对点的直线段上的每个点也在该集合内.例如,立方体是凸集,但是任何中空的或具有凹痕的例如月牙形都不是凸集.特别的,凸集,实数R上(或复数C上)

解决含有隐变量的问题有三种方法,其中第三种方法就是通常所说的em算法.下面以统计学习方法中给出的三硬币问题为例来分别描述这三种方法.(a,b,c三硬币抛出来为正的概率分别为pai,p,q,每轮抛硬币先抛a硬币,a为正则抛b硬币,a为反则抛c硬币.把b硬币或者c硬币的结果(正或反)作为最终结果,即样观测值.) 第一种方法: 现在我们只知道样本的观测值集合,我们可以以每一个样本观测值(例如y1=1)为一个单位单独考察.在这种方法之下,我们并不关注pai的值是多少,即抛出a为正的概率,只关注与该样本观

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GMM及EM算法 标签(空格分隔): 机器学习 前言: EM(Exception Maximizition) -- 期望最大化算法,用于含有隐变量的概率模型参数的极大似然估计: GMM(Gaussian Mixture Model) -- 高斯混合模型,是一种多个高斯分布混合在一起的模型,主要应用EM算法估计其参数: 本篇博客首先从简单的k-means算法给出EM算法的迭代形式,然后用GMM的求解过程给出EM算法的宏观认识:最后给出EM的标准形式,并分析EM算法为什么收敛. K-Means Cl

极大似然估计是利用已知的样本结果,去反推最有可能(最大概率)导致这样结果的参数值,也就是在给定的观测变量下去估计参数值.然而现实中可能存在这样的问题,除了观测变量之外,还存在着未知的隐变量,因为变量未知,因此无法直接通过最大似然估计直接求参数值.EM算法是一种迭代算法,用于含有隐变量的概率模型的极大似然估计,或者说是极大后验概率估计. 1.经典的三硬币模型 引入一个例子来说明隐变量存在的问题.假设有3枚硬币,分别记作A,B,C.这些硬币正面出现的概率分别是π,p,q.我们的实验过程如下,先投掷硬

1.引言 以前我们讨论的概率模型都是只含观测变量(observable variable), 即这些变量都是可以观测出来的,那么给定数据,可以直接使用极大似然估计的方法或者贝叶斯估计的方法:但是当模型含有隐变量(latent variable)的时候, 就不能简单地使用这些估计方法. 如在高斯混合和EM算法中讨论的高斯混合就是典型的含有隐变量的例子,已经给出EM算法在高斯混合模型中的运用,下面我们来讨论一些原理性的东西. 2.Jensen 不等式 令是值域为实数的函数,那么如果,则就是一个凸函数

EM算法及其应用(一) EM算法及其应用(二): K-means 与 高斯混合模型 EM算法是期望最大化 (Expectation Maximization) 算法的简称,用于含有隐变量的情况下,概率模型参数的极大似然估计或极大后验估计.EM算法是一种迭代算法,每次迭代由两步组成:E步,求期望 (expectation),即利用当前估计的参数值来计算对数似然函数的期望值:M步,求极大 (maximization),即求参数\(\theta\) 来极大化E步中的期望值,而求出的参数\(\theta

EM算法即期望最大化(Expection Maximization)算法,是一种最优化算法,在机器学习领域用来求解含有隐变量的模型的最大似然问题.最大似然是一种求解模型参数的方法,顾名思义,在给定一组数据时,将似然表示为参数的函数,然后对此似然函数最大化即可求出参数,此参数对应原问题的最大似然解.对于简单的问题,我们通过将似然函数对参数求导并令导数等于零即可求出参数的解析解或隐式解.然而,有一类模型,他们的结构中包含隐变量(如混合高斯模型.混合伯努利模型.隐马尔科夫模型等),无法通过对似然函数直

Expectation-Maximization 算法是统计学中用来给带隐含变量的模型做最大似然(和最大后验概率)的一种方法.EM 的应用特别广泛,经典的比如做概率密度估计用的 Gaussian Mixture Model.这两天我或许还会写 p 的笔记放上来,也是 EM 应用的例子. 下面我会先解释 EM 算法要解决的问题,然后直接给出算法的过程,最后再说明算法的正确性. 问题 首先我们定义要解决的问题.给定一个训练集 X={x(1),…,x(m)},我们希望拟合包含隐含变量 z 的模型 P(

EM算法是一种迭代算法,用于含有隐变量(hidden variable)的概率模型参数的极大似然估计,或极大后验概率估计.EM算法的每次迭代由两步组成:E步,求期望(expectation):M步,求极大(Maximization). EM算法的引入 给一些观察数据,可以使用极大似然估计法,或贝叶斯估计法估计模型参数.但是当模型含有隐变量时,就不能简单地使用这些方法.有些时候,参数的极大似然估计问题没有解析解,只能通过迭代的方法求解,EM算法就是可以用于求解这个问题的一种迭代算法. EM算法 输

概述 EM算法是一种迭代算法,用于含有隐变量(hidden variable)的概率模型参数的极大似然估计,或极大后验概率估计. EM算法的每次迭代由两步组成:E步,求期望(expectation):M步,求极大( maximization ),所以这一算法称为期望极大算法(expectation maximization algorithm),简称EM算法.  EM算法的引入 一般地,用Y表示观测随机变量的数据,Z表示隐随机变量的数据.Y和Z连在一起称为完全数据( complete-data

EM算法,全称Expectation Maximization Algorithm,译作最大期望化算法或期望最大算法,是机器学习十大算法之一,吴军博士在<数学之美>书中称其为“上帝视角”算法,其重要性可见一斑. EM算法是一种迭代算法,用于含有隐变量(hidden variable)的概率参数模型的最大似然估计或极大后验概率估计.它与极大似然估计的区别就是它在迭代过程中依赖极大似然估计方法.极大似然估计是在模型已知的情况下,求解模型的参数$\theta$,让抽样出现的概率最大.类似于求解一元方

EM算法推导 网上和书上有关于EM算法的推导,都比较复杂,不便于记忆,这里给出一个更加简短的推导,用于备忘. 在不包含隐变量的情况下,我们求最大似然的时候只需要进行求导使导函数等于0,求出参数即可.但是包含隐变量,直接求导就变得异常复杂,此时需要EM算法,首先求出隐变量的期望值(E步),然后,把隐变量当中常数,按照不包含隐变量的求解最大似然的方法解出参数(M步),反复迭代,最终收敛到局部最优.下面给出EM算法的推导 我们有对数似然函数 \[ L(\theta)=\log P(y|\theta)

Baum-Welch算法就是EM算法,所以首先给出EM算法的Q函数 \[\sum_zP(Z|Y,\theta')\log P(Y,Z|\theta)\] 换成HMM里面的记号便于理解 \[Q(\lambda,\lambda') = \sum_zP(I|O,\lambda')\log P(I,O|\lambda)\] 根据状态序列和观测序列的联合分布 \[\begin{align*} P(O,I|\lambda) &= \sum_IP(O|I,\lambda)P(I|\lambda)\\ &

Expectation Maximization, 字面翻译为, "最大期望". 我个人其实一直都不太理解EM算法, 从我个人的渊源来看, 之前数理统计里面的参数估计, 也是没有太理解. 但困难总是要面对, 必须啃下它, 因其真的不太直观, 所以先举个经典的栗子. 栗子-硬币正面概率 理想我是上帝 假设咱有两个硬币, 分别为 coin A 和 coin B 同样假设我们上帝, 知道做实验是用的哪个硬币 的情况下, 扔的结果如下: (H 表正面, T表反面) B: H T T T H H

EM算法(Expectation-maximization),又称最大期望算法,是一种迭代算法,用于含有隐变量的概率模型参数的极大似然估计(或极大后验概率估计) 从定义可知,该算法是用来估计参数的,这里约定参数为  .既然是迭代算法,那么肯定有一个初始值,记为  ,然后再通过算法计算  通常,当模型的变量都是观测变量时,可以直接通过极大似然估计法,或者贝叶斯估计法估计模型参数.但是当模型包含隐变量时,就不能简单的使用这些估计方法 举个具体的栗子: 永远在你身后:Matplotlib输出动画实现K

1.EM算法是含有隐变量的变量的概率模型极大似然估计或极大后验概率估计的迭代算法,含有隐变量的概率模型的数据表示为$P(Y,Z|\theta)$.这里,$Y$是观测变量的数据,$Z$是隐变量的数据,$\theta$是模型参数.EM算法通过迭代求解观测数据的对数似然函数$L(\theta)=logP(Y|\theta)$的极大化,实现极大似然估计.每次迭代包括两步:E步,求期望,即求$logP(Y|\theta)$关于$P(Y|\theta^{(i)})$的期望: $Q(\theta,\theta

本系列笔记内容参考来源为李航<统计学习方法> EM算法是一种迭代算法,用于含有隐变量的概率模型参数的极大似然估计或极大后验概率估计.迭代由 (1)E步:求期望 (2)M步:求极大 组成,称为期望极大算法. EM算法引入 EM算法是通过不断求解下界的极大化逼近求解对数似然函数极大化的算法. EM在监督学习中的应用 收敛性 EM算法在高斯混合模型学习中的应用 高斯混合模型 高斯混合模型参数估计的EM算法 EM算法的推广 EM算法还可解释为F函数的极大-极大算法,基于这个解释有若干变形与推广. 首先

最近接触了pLSA模型,该模型需要使用期望最大化(Expectation Maximization)算法求解. 本文简述了以下内容: 为什么需要EM算法 EM算法的推导与流程 EM算法的收敛性定理 使用EM算法求解三硬币模型 为什么需要EM算法 数理统计的基本问题就是根据样本所提供的信息,对总体的分布或者分布的数字特征作出统计推断.所谓总体,就是一个具有确定分布的随机变量,来自总体的每一个iid样本都是一个与总体有相同分布的随机变量. 参数估计是指这样一类问题——总体所服从的分布类型已知,但某些

EM算法总结 - The EM Algorithm EM是我一直想深入学习的算法之一,第一次听说是在NLP课中的HMM那一节,为了解决HMM的参数估计问题,使用了EM算法.在之后的MT中的词对齐中也用到了.在Mitchell的书中也提到EM可以用于贝叶斯网络中. 下面主要介绍EM的整个推导过程. 1. Jensen不等式 回顾优化理论中的一些概念.设f是定义域为实数的函数,如果对于所有的实数x,,那么f是凸函数.当x是向量时,如果其hessian矩阵H是半正定的(),那么f是凸函数.如果或者,那