隱馬爾可夫模型

2021-10-10 16:00:15 字數 1511 閱讀 9155

1.隱馬爾可夫模型是關於時序的概率模型,描述由乙個隱藏的馬爾可夫鏈隨機生成不可觀測的狀態的序列,再由各個狀態隨機生成乙個觀測而產生觀測的序列的過程。

隱馬爾可夫模型由初始狀態概率向π

\piπ、狀態轉移概率矩陣a

aa和觀測概率矩陣b

bb決定。因此,隱馬爾可夫模型可以寫成λ=(

a,b,

π)

\lambda=(a, b, \pi)

λ=(a,b

,π)。

隱馬爾可夫模型是乙個生成模型,表示狀態序列和觀測序列的聯合分布,但是狀態序列是隱藏的,不可觀測的。

隱馬爾可夫模型可以用於標註,這時狀態對應著標記。標註問題是給定觀測序列**其對應的標記序列。

2.概率計算問題。給定模型λ=(

a,b,

π)

\lambda=(a, b, \pi)

λ=(a,b

,π)和觀測序列o=(

o1,o

2,…,

ot

)o=(o_1,o_2,…,o_t)

o=(o1​

,o2​

,…,o

t​),計算在模型λ

\lambda

λ下觀測序列o

oo出現的概率p(o

∣λ

)p(o|\lambda)

p(o∣λ)

。前向-後向演算法是通過遞推地計算前向-後向概率可以高效地進行隱馬爾可夫模型的概率計算。

3.學習問題。已知觀測序列o=(

o1,o

2,…,

ot

)o=(o_1,o_2,…,o_t)

o=(o1​

,o2​

,…,o

t​),估計模型λ=(

a,b,

π)

\lambda=(a, b, \pi)

λ=(a,b

,π)引數,使得在該模型下觀測序列概率p(o

∣λ

)p(o|\lambda)

p(o∣λ)

最大。即用極大似然估計的方法估計引數。baum-welch演算法,也就是em演算法可以高效地對隱馬爾可夫模型進行訓練。它是一種非監督學習演算法。

4.**問題。已知模型λ=(

a,b,

π)

\lambda=(a, b, \pi)

λ=(a,b

,π)和觀測序列o=(

o1,o

2,…,

ot

)o=(o_1,o_2,…,o_t)

o=(o1​

,o2​

,…,o

t​),求對給定觀測序列條件概率p(i

∣o

)p(i|o)

p(i∣o)

最大的狀態序列i=(

i1,i

2,…,

it

)i=(i_1,i_2,…,i_t)

i=(i1​

,i2​

,…,i

t​)。維特比演算法應用動態規劃高效地求解最優路徑,即概率最大的狀態序列。

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