最大熵模型

2022-03-30 02:42:46 字數 1168 閱讀 3310

先說一下最大熵原理:保留各種可能性,不加入人為的猜想假設,也就是說當我們遇到不確定的事情,保留各種可能性,在這種情況下,**的風險是最小的,概率分布最均勻(這個均勻是怎麼回事一會說),資訊熵是最大的

最大熵認為,熵最大的模型(概率分布最均勻的)模型是最好的。

比如說,明天的天氣可能是,晴,雨,雪這三種,我們**的概率都是1/3.

這是因為我們沒加入主觀的判斷,就像現在是夏天應該不會下雪的這樣的猜想。

把它們都認為是1/3這樣的話,猜錯的風險是最小的,資訊熵最大的,概率是均勻的。

我們也可以通過公式算出,當概率均勻的時候(當不確定的部分  概率是相等的時候)熵最大。即

h(x)=−∑p(xi)log(p(xi))(i=1,2,…,n)

,式中對數一般取2為底

繼續回來剛才的列子,

顯然p(雪)+p(雨)+p(晴)的概率=1   這就是個約束條件,在這個顯然的約束條件下,每個概率(p(雪),p(雨),p(晴))都是難以準確預知的,它們三個可以有很多取值,但要滿足約束條件,我們也說有不同的模型。

最大熵就是在滿足一定約束模型的條件下,從這些模型中選擇熵最大的。

接下來再舉個列子,

再給定 些輸入的訓練資料比如

如果**在經濟類上出現的次數多,在文化上出現的次數少,我們認為每乙個成對資料的前者為輸入x,後者為輸出y

那麼p(y=經濟|x=**)>p(y=文化|x=** )

那麼下次出現**的時候就給他分到經濟類。

因此,我們需要求每乙個分類的合理條件概率,這樣就可以盡量正確的分類

如何求這樣合理的條件概率呢,我們就需要最大熵模型了

由於最大熵,可以得知風險最小的概率。也就是說是最準確的,出錯率小。

最大熵模型就是通過約束條件和條件熵來求得的。

因此求解最大熵模型就轉化為在約束條件下最優化問題。

我們很自然的就可以想到利用拉格朗日中值定理來求解概率。

最大熵模型為:

就是條件熵h(y|x)=σp(x)p(y|x)log1/p(y|x)    自己推到下 沒有幾步

約束條件:

在這裡的約束條件就是給出的訓練資料中(周杰倫,經濟類)是否符合事實f(x,y)=1符合事實,反之為0

我們稱f(x,y)為特徵函式

我們求得每個「對」出現的p(x,y)*f(x,y)的期望也即p(y|x)*p(x)*f(x,y)的期望和理論的期望相等

最大熵模型

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