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绪论|机器学习推导系列(一)

时间:2020-07-22 21:00:17      阅读:102      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:最优   贝叶斯   先验分布   随机   推导   微信公众号   cimage   over   ons   

一、频率派 vs 贝叶斯派

机器学习主要解决从数据中获取其概率分布的问题,通过一些机器学习的算法可以从大量数据中找到一定的规律,从而建立模型来解决实际问题,因此机器学习中主要使用数据来求解其参数

data:\(X\)
\(X= \left[ \begin{matrix} x_1 & x_2 & \cdots & x_N\ \end{matrix} \right]^T_{N \times p} = \left[ \begin{matrix} x_{11} & x_{12} & \cdots & x_{1p}\ x_{21} & x_{22} & \cdots & x_{2p}\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \ x_{N1} & x_{N2} & \cdots & x_{Np}\ \end{matrix} \right]_{N \times p} \)
parameter: \(\theta\)

频率派认为参数\(\theta\)是一个固定的常数(constant),而数据\(X\)是随机变量,而贝叶斯派认为参数\(\theta\)是随机变量(random variable),其服从某个概率分布\(P(\theta)\),这个概率分布称为先验。

二、频率派

频率派认为参数\(\theta\)是一个固定的常数(constant),频率派常用的求解方法为极大似然估计法:

极大似然估计:
\(\theta_{MLE}=\underset{\theta}{argmax}logP(X|\theta)\),其中\(L(\theta)=logP(X|\theta)\)

频率派的求解步骤为:1.建立模型;2.定义损失函数;3.最优化损失函数。

三、贝叶斯派

贝叶斯学派认为参数\(\theta\)是一个随机变量(random variable),其拥有一个概率分布\(P(X)\),称为先验分布,在取样结果为\(X\)时,其后验概率:

\[\underset{posterior}{\underbrace{P(\theta |X)}}=\frac{\overset{likelihood}{\overbrace{P(X|\theta)}}\overset{prior}{\overbrace{P(\theta )}}}{P(X)} \]

\[其中P(X)=\int_{\theta }P(X|\theta )P(\theta )\mathrm{d}\theta \]

\[所以{P(\theta |X)}\propto P(X|\theta)P(\theta ) \]

最大后验估计MAP:

\[\theta _{MAP}=\underset{\theta}{argmax}P(\theta|X)=\underset{\theta}{argmax}P(X|\theta)P(\theta ) \]

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原文地址:https://www.cnblogs.com/CcQun/p/13362417.html

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