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機器學習筆記(十二)——馬爾科夫模型

    馬爾科夫模型是一種概率圖模型,它描述了一類重要的隨機過程(隨機過程又稱為隨機函式,是隨時間而隨機變化的過程)。我們常常需要考察一個隨機變數序列,這些隨機變數序列並不是相互獨立的,每個隨機變數的值都依賴於這個序列前邊的狀態。

    如果一個系統有N個有限狀態S={s1,s2,,sN},那麼隨著時間的推移,該系統將從一個狀態轉換到另一個狀態。Q=(q1,q2,,qT)為一個隨機序列,它表示為在t時刻系統的狀態qT,值為S中的某個狀態。

系統在時間t處於狀態sj的概率取決於其在時間1,2,t1的狀態,該概率為:

P(qt=sj|qt1=si,qt2=sk,)

    如果在特定的條件下,系統在時間t的狀態只與它之前t1的狀態有關,即

P(qt=sj|qt1=si,qt2=sk,)=P(qt=sj|qt1=si)(1)
則該系統構成一個離散的一階馬爾科夫鏈

    如果只考慮(1)式獨立於時間t的隨機過程:

P(qt=sj|qt1=si)=aij,1i,jN
則該隨機過程稱為馬爾科夫模型。其中,狀態轉移概率aij滿足以下條件:
aij0j=1Naij=1
顯然,有N個狀態的一階馬爾科夫過程有N2次狀態轉移,狀態轉移概率可以表示為一個狀態轉移矩陣。

    馬爾科夫模型可以視為隨機的有限狀態機。