隐马尔科夫模型HMM

简介: 本文介绍常见的机器学习模型隐马尔科夫模型HMM。HMM也是generative model。我是因为看到一篇论文需要用HMM来优化,所以速成。日后如有新的理解将会持续更新,可以收藏关注本文以待。

1. 概念


隐马尔科夫模型 Hidden Markov models (HMMs) 中,变量variables可以在状态states之间转换,各种转换的概率不同。每个状态都能以某一概率产生输出output之一。状态和输出的集合已知,输出已知,状态转换概率和输出概率等信息位置(隐)。

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需要解决的问题:

  1. 推理:根据输出序列计算candidate state-switch sequences的概率
  2. 模式匹配:根据输出序列计算最可能是的state-switch sequence(Viterbi算法:信号处理领域)
  3. 训练:给出输出序列(训练)数据,计算最可能出现的state-switch/output probabilities (ie, system internals)


模式匹配和训练任务事实上就是Naive Bayesian推理1延伸到了序列数据上。


假设:

  1. 状态转换的概率取决于前N个状态。最简单的N=1就是‘first-order’ case,仅基于当前状态决定
  2. 生成输出结果的概率仅取决于当前概率。


给定state-switch sequence和对应的observed-output sequence,可以直接用每个概率通过乘法计算出整体的概率。


2. 用法


  1. 语音识别:waveform是输出序列,匹配音素(状态)序列
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