概率图形模型(PGM)学习笔记(一)动机和概述

在本文中,基于Daphne Koller完成课程。


PDM(ProbabilisticGraphiccal Models)

称为概率图模型

以下分别说明3个词相应的意义。

 

概率

-给出了不确定性的明白量度。

-给出了依据不确定性进行判断的有力工具。

-利用数据结构,建立了进行学习的方法,解决十分大规模的问题。

 

这里主要用到2种概率图,用于表示依赖关系。如图1所看到的。


图1


1.Bayesiannetworks

贝叶斯网络是一个有向无环图(Directed Acyclic Graph,DAG)。

由代表变量节点及连接这些节点有向边构成。

节点代表随机变量。节点间的有向边代表了节点间的互相关系(由父节点指向其子节点),用条件概率进行表达关系强度,没有父节点的用先验概率进行信息表达。

 

2.Markovnetworks

马尔可夫网络是一个无向图

一方面它能够表示贝叶斯网络无法表示的一些依赖关系,如循环依赖;

还有一方面。它不能表示贝叶斯网络可以表示的某些关系,如推导关系。

 

图形表示的长处

1.直观而紧凑的数据结构。

2.利用图形结构,提供了一套使用通用算法进行高效判断的方式。

3.能够用非常少的參数表示高维的概率分布。

參数的选择能够用手工也能够从数据中学习。

 

模型

模型是客观世界的陈述性描写叙述。

 

 

举2个简单应用样例

1.医疗诊断(如图2所看到的)

医生面对病人时脑子里有大量的信息,这些信息都是关于怎样诊断病人的指标(如发病诱因、症状、体检结果等等),医生如今须要决定究竟应当怎样施治。

图2就是一个真实的诊断网络。


图2

 

2.图像切割(如图3所看到的)

一副图片有成千上万个像素点或者超像素(大块的那种),须要弄清每一个像素相应的内容(这些点相应的是草、天空、牛还是?)。

图中的点是随机变量,代表了像素(或者超像素)的标签,而边则代表了标签与邻近标签之间的概率关系。能够看出State of Art 的机器学习算法识别得一团糟,可是运用了PGM之后好太多了。


图3

 

这两个问题有什么共同点呢?

1.都包括了大量须要被判断的变量。

2.基本上。不论算法多么智能。是否能得到正确答案,都是很不确定的。

 

PGM的提出就是为了解决上述问题的框架。

有很广泛的应用如图4。


图4

 

家用的诊断系统

孩子生了病,家长在站点上描写叙述病状,系统对家长提出问题。家长在回答了系统的问题之后,系统会给出孩子最有可能得的疾病。如图5所看到的。


图5

 

文本信息提取

将非结构型结构转成为文本中各种关键点(如人、地点、组织)之间的可能关系的表示。

如图6所看到的。

Mrs. Green这是两个词。可是要求一起识别;Green是一个词可是要识别出来它代表的是一个人,以及地点、组织等的都要通过相互之间的概率关系识别出来。如图6所看到的。


图6

 

总结

PGM是要做3件基本的事情:

 

1.表达

使用无向图和有向图进行表达。

使用动态和静态模型进行表达。

 

2.判断

精确判断和模糊判断(寻求计算效率和计算精度的妥协)

在不确定性状态下进行决策。

 

3.学习

自己主动学习參数和结构

有全然数据情形和非全然数据情形。


欢迎參与讨论并关注本博客微博以及知乎个人主页兴许内容继续更新哦~

转载请您尊重作者的劳动,完整保留上述文字以及本文链接,感谢您的支持。


版权声明:本文博主原创文章,博客,未经同意不得转载。

原文地址:https://www.cnblogs.com/mengfanrong/p/4805333.html