隐马尔可夫模型总结

隐马尔可夫模型总结1 1 隐马尔可夫模型的基本概念定义 隐马尔可夫模型是一个关于时序的概率模型 描述由一个隐藏的马尔科夫链随机生成不可观测的状态随机序列 再由各个状态随机序列生成一个观测从而产生观测随机序列的过程 隐藏的马尔科夫链随机生成的状态的序列 成为状态序列 每个状态生成一个观测 由此产生的观测的随机序列称为观测序列 序列的每一个位置又可以看做是一个时刻 隐马尔可夫模型广泛用于语音识别 自然语言处理 生物信息 模式识别等领域 属于生成模型 1 2 隐马尔可夫模型可以归结为一个模型 两个假设 三个问题

1.1 隐马尔可夫模型的基本概念

1.2 隐马尔可夫模型可以归结

一个模型,两个假设,三个问题

1.2.1 一个模型

初始状态概率向 π \pi π、状态转移概率矩阵 A A A和观测概率矩阵 B B B决定。因此,隐马尔可夫模型可以写成 λ = ( A , B , π ) \lambda=(A, B, \pi) λ=(A,B,π)

1.2.2 两个假设:

1.2.3 三个问题:

1. 概率计算问题

给定模型 λ = ( A , B , π ) \lambda=(A, B, \pi) λ=(A,B,π)和观测序列 O = ( o 1 , o 2 , … , o T ) O=(o_1,o_2,…,o_T) O(o1o2,,oT),计算在模型 λ \lambda λ下观测序列 O O O出现的概率 P ( O ∣ λ ) P(O|\lambda) P(Oλ)。前向-后向算法是通过递推地计算前向-后向概率可以高效地进行隐马尔可夫模型的概率计算。

2 .学习问题

已知观测序列 O = ( o 1 , o 2 , … , o T ) O=(o_1,o_2,…,o_T) O(o1o2,,oT),估计模型 λ = ( A , B , π ) \lambda=(A, B, \pi) λ=(A,B,π)参数,使得在该模型下观测序列概率 P ( O ∣ λ ) P(O|\lambda) P(Oλ)最大。即用极大似然估计的方法估计参数。Baum-Welch算法,也就是EM算法

3 .预测问题

已知模型 λ = ( A , B , π ) \lambda=(A, B, \pi) λ=(A,B,π)和观测序列 O = ( o 1 , o 2 , … , o T ) O=(o_1,o_2,…,o_T) O(o1o2,,oT),求对给定观测序列条件概率 P ( I ∣ O ) P(I|O) P(IO)最大的状态序列 I = ( i 1 , i 2 , … , i T ) I=(i_1,i_2,…,i_T) I(i1i2,,iT)。维特比算法应用动态规划高效地求解最优路径,即概率最大的状态序列。

2.算法笔记推导

2.1 概率计算问题

前向算法

在这里插入图片描述
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后向算法完整推导

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2.2 学习问题

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2.3 预测问题

在这里插入图片描述

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