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“数学之美”系列三:隐含马尔可夫模型在语言处理中的应用

我们之所以用“隐含”这个词,是因为状态 s1,s2,s3,...是无法直接观测到的。 隐含马尔可夫模型的应用远不只在语音识别中。...就是我们在系列一中提到的语言模型。 在利用隐含马尔可夫模型解决语言处理问题前,先要进行模型的训练。 常用的训练方法由伯姆(Baum)在60年代提出的,并以他的名字命名。...隐含马尔可夫模型在处理语言问题早期的成功应用是语音识别。...八十年代李开复博士坚持采用隐含马尔可夫模型的框架, 成功地开发了世界上第一个大词汇量连续语音识别系统 Sphinx。 我最早接触到隐含马尔可夫模型是几乎二十年前的事。...我印象最深的就是贾里尼克和李开复的文章,它们的核心思想就是隐含马尔可夫模型。复杂的语音识别问题居然能如此简单地被表述、解决,我由衷地感叹数学模型之妙。

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《C++在贝叶斯网络与隐马尔可夫模型中的深度探索与优化之路》

它通过隐藏状态和观测状态之间的转移概率来描述时序数据的生成过程。C++在隐马尔可夫模型中的优势同样显著。在处理长序列数据时,C++的高效性得以充分展现。...它能够快速地计算序列中每个时刻的状态概率和转移概率,从而准确地推断出隐藏状态序列。 在优化方面,C++可以利用其多线程和并行计算能力来加速贝叶斯网络和隐马尔可夫模型的计算。...对于隐马尔可夫模型,在计算前向 - 后向算法时,也可以通过多线程并行计算不同时刻的状态概率,提高算法的执行效率。 此外,C++在与其他库和工具的结合上也为这两大模型的应用提供了更多的可能性。...然而,C++在贝叶斯网络和隐马尔可夫模型的应用中也面临着一些挑战。例如,模型的复杂性可能导致代码的编写和理解难度较大,需要开发者具备较高的编程素养和对模型的深入理解。...未来,C++在贝叶斯网络和隐马尔可夫模型中的应用将会更加深入和广泛。在人工智能的浪潮中,C++将持续助力这两大模型发挥更大的作用,为解决复杂的现实世界问题提供更加强有力的支持。

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    【学术】马尔可夫链的详细介绍及其工作原理

    在这个例子中,通过观察从当前的一天到下一天的过渡,得到的概率分布。这说明了马尔可夫属性,马尔可夫过程的独特特征,使它们无记忆。这通常会使他们无法成功地产生一些潜在趋势可能会发生的序列。...它们缺乏产生与上下文相关的内容的能力,因为他们无法将之前的所有状态考虑在内。 ? 天气可视化的例子 模型 马尔可夫链是一种概率自动机。...如果马尔可夫链有N个可能状态,矩阵将是一个N * N矩阵,例如条目【entry】(I,J)从状态I转移到状态J的概率。此外,转移矩阵必须是一个随机矩阵,矩阵的每一行中的条目必须加起来为1。...示例:转移矩阵有3个可能的状态 此外,马尔可夫链也有一个初始状态向量,表示为一个N×1矩阵(一个向量),它描述了在N个可能状态中的每一个状态下开始的概率分布。...向量的条目I从状态I开始描述链状态的概率。 ? 初始状态向量有4个可能的状态 模型和场景通常是表示马尔可夫链所需的全部。

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    主流机器学习算法优缺点总结,先从基础玩起!

    缺点: 在构造树的过程中,需要对数据集进行多次的顺序扫描和排序,因而导致算法的低效。此外,C4.5只适合于能够驻留于内存的数据集,当训练集大得无法在内存容纳时程序无法运行。...由于在每次划分时只考虑很少的属性,因此它们在大型数据库上非常有效。有很好的方法来填充缺失值,即便有很大一部分数据缺失,仍能维持很高准确度。...,误差反向传播,并行性好 (RBF)唯一最佳逼近特性,无局部最小问题,前反馈网络中RBF网络完成映射功能最优,分类能力好,收敛性比BP快非常多 缺点: 没能力解释自己的推理过程及依据,数据不充分时,将无法工作...,初值较敏感(使用AUTO-Encoder) 14.隐式马尔科夫(HMM) 特点: 隐马尔可夫模型是一个双重随机过程—-具有一定状态数的隐马尔可夫链和显示随机函数集。...特征设计灵活(与ME一样) 与MEMM比较:由于CRF计算全局最优输出节点的条件概率,它还克服了最大熵马尔可夫模型标记偏置(Label-bias)的缺点。

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    机器学习经典算法优缺点总结

    决策树:判别模型,多分类与回归,正则化的极大似然估计 特点: 适用于小数据集,在进行逐步应答过程中,典型的决策树分析会使用分层变量或决策节点,例如,可将一个给定用户分类成信用可靠或不可靠。...缺点: 在构造树的过程中,需要对数据集进行多次的顺序扫描和排序,因而导致算法的低效。此外,C4.5只适合于能够驻留于内存的数据集,当训练集大得无法在内存容纳时程序无法运行。...由于在每次划分时只考虑很少的属性,因此它们在大型数据库上非常有效。有很好的方法来填充缺失值,即便有很大一部分数据缺失,仍能维持很高准确度。...,初值较敏感(使用AUTO-Encoder) 隐式马尔科夫(HMM) 特点: 隐马尔可夫模型是一个双重随机过程----具有一定状态数的隐马尔可夫链和显示随机函数集。...特征设计灵活(与ME一样) 与MEMM比较:由于CRF计算全局最优输出节点的条件概率,它还克服了最大熵马尔可夫模型标记偏置(Label-bias)的缺点。

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    马尔可夫链告诉你

    总之,马尔可夫链在概念上是非常直观,并且易于理解的,不使用任何高级的统计或者数学概念就可以实现。马尔可夫链是入门概率建模和数据科学技术的很好的开端。...这其实说的就是马尔可夫性,即马尔可夫过程独有的让状态转移没有记忆的性质。这通常使它们无法成功地生成会出现某些期望潜在趋势的序列。...因此,它们缺乏生成语境相关内容的能力,因为它们无法考虑到之前的整条状态链。 天气预测例子的可视化 模型 形式上,马尔可夫链是一个概率自动机。状态转移的概率分布通常表示为马尔可夫链的转移矩阵。...初始向量中的元素 I 代表该马尔可夫链从 I 状态开始的概率。 具有四个可能状态的初始向量。 这两个实体通常就是用来描述一个马尔可夫链所需的全部内容了。...结论 既然你已经了解了马尔可夫链的基本知识,现在就应该能够用你选择的语言轻松地实现它们。如果你不擅长编程,还有许多更高级的马尔可夫链和马尔可夫过程的属性可以深入研究。

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    马尔可夫性质、马尔可夫链和马尔可夫过程

    前言 研究决策问题就一定听说过马尔可夫过程(Markov Process),这是一类非常重要的方法。现在非常热门的强化学习都是基于马尔可夫过程方法建立的。...在排队论(queueingtheory)中,马尔可夫链是排队过程的基本模型。...马尔可夫决策过程,是将马尔可夫性质应用于时序决策建模的方法,设定智能体的随机性策略和回报符合马尔可夫性质,这样就将智能体在与环境交互中的状态转移计算过程定义为马尔可夫性质的状态转移过程计算。...隐马尔可夫模型,是对马尔可夫模型的扩展,这种模型的思想核心是把马尔科夫的状态转移设定为未知的隐含量,通过可观测的状态转移过程来估计隐含的状态,然后再用隐含状态来预计未来的变化,利用这种方法发现很多实际问题能够得到有效的建模...马尔可夫随机场,给随机场定义一种马尔可夫性质,即随机场中每个位置的属性定义是马尔可夫性的,简单理解就是随机场中每个位置的属性只与邻近的位置有关,与其他位置无关。这种方法被应用于图像分割取得较好效果。

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    使用R语言进行机制检测的隐马尔可夫模型HMM

    p=9686 ---- 在本文中,将对“牛市”和“熊市”两个独立机制下的市场收益进行模拟。隐马尔可夫模型识别处于特定状态的概率。...在概述了模拟数据的过程之后,将隐马尔可夫模型应用于美国股票数据,以确定基本机制。 市场体制 将隐马尔可夫模型应用于状态检测是棘手的,因为该问题实际上是无监督学习的一种形式。...财务数据 在本节中,将执行两个单独的建模任务。第一种将使HMM具有两个机制状态以拟合S&P500收益率,而第二个将利用三个状态。比较两个模型之间的结果。...每种方案的收益率和后验概率作图: 请注意,在2004年和2007年期间,市场较为平静,因此在此期间,隐马尔可夫模型第二种机制的可能性较高。然而,在2007年至2009年之间,由于次贷危机。...在2011年之后,模型恢复为在机制2和机制3之间切换。

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    详解隐马尔可夫模型(HMM)中的维特比算法

    隐马尔可夫模型与序列标注 第3章的n元语法模型从词语接续的流畅度出发,为全切分词网中的二元接续打分,进而利用维特比算法求解似然概率最大的路径。...这种词语级别的模型无法应对 OOV(Out of Vocabulary,即未登录词) 问题: 00V在最初的全切分阶段就已经不可能进人词网了,更何谈召回。...一般而言,由字构词是序列标注模型的一种应用。 在所有“序列标注”模型中,隐马尔可夫模型是最基础的一种。...既然一阶隐马尔可夫模型过于简单,是否可以切换到二阶来提高分数呢? 答案是可以的,跟一阶类似,这里不再详细介绍二阶隐马尔可夫模型,详细请看原书。...4.7 总结 这一章我们想解决的问题是新词识别,为此从词语级模型切换到字符级模型,将中文分词任务转换为序列标注问题。作为新手起步,我们尝试了最简单的序列标注模型----隐马尔可夫模型。

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    2022春山东大学人工智能导论期末题库附答案

    隐马尔可夫模型研究的基本问题不包括以下哪一种(B) A、评估问题  B、计算问题   C、解码问题  D、学习问题 隐马尔可夫模型是一个双重随机过程——具有一定状态数的(B)和显示随机函数集 A、马尔可夫链...填空题: 1.在隐马尔可夫模型(HMM)中,我们_______(知道/不知道)模型具体的状态序列,_______(知道/不知道)状态转移的概率。   ...A.隐含状态S B.可观测状态O C.初始状态概率矩阵Π D.隐含状态转移概率矩阵A E.观测概率转移概率矩阵B 答案:ABCDE 隐马尔可夫模型与马尔可夫模型的区别:正常的马尔可夫模型中,状态对观察者来说是...____,但是隐马尔可夫模型中,状态是______,而需要通过受状态影响的变量进行观测。...答案:直接可见的、不直接可见的(无法直接观测) 隐马尔可夫模型要解决的三个问题: 评估问题:有效计算某一观测序列的概率 解码问题:寻找某种意义上最优的隐状态序列 学习问题:调整模型参数,使观测序列的可能性尽可能大

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    条件随机场(CRF)的详细解释

    近年来在分词、词性标注和命名实体识别等序列标注任务中取得了很好的效果。 条件随机场是一类最适合预测任务的判别模型,其中相邻的上下文信息或状态会影响当前预测。...CRF 在命名实体识别、词性标注、基因预测、降噪和对象检测问题等方面都有应用。 在本文中首先,将介绍与马尔可夫随机场相关的基本数学和术语,马尔可夫随机场是建立在 CRF 之上的抽象。...马尔可夫随机场 马尔可夫随机场(Markov Random Field)或马尔可夫网络( Markov Network)是一类在随机变量之间具有无向图的图形模型。...条件随机场是马尔可夫随机场的一个特例,其中图满足以下属性:“当我们在 X 全局条件下,即 当X中随机变量的值固定或给定时,集合Y中的所有随机变量都遵循马尔可夫性质p(Yᵤ/X,Yᵥ,u≠v)=p(Yᵤ/...当我们以 X 为条件并试图为每个 Xᵢ 找到相应的 Yᵢ 时,X 和 Y 也分别称为证据变量和标签变量。 验证上面显示的“因子缩减”CRF模型符合下面为可变Y₂所示的马尔可夫属性。

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    【学术】强化学习系列(上):关于强化学习,你需要知道的重要知识点

    这实际上就是谷歌如何使用强化学习解决问题的办法。因此,让我们看看到底什么是强化学习。 马尔可夫决策过程 假定我们知道状态s,如果未来的状态条件不依赖于过去的状态,那么状态s符合马尔可夫属性。...然而,如果我们只知道球的位置,而不知道它的速度,它的状态就不再是具有马尔可夫性。目前的状态并没有总结过去所有的状态,我们需要从之前的步骤中得到的信息来开始构建一个正确的球的模型。...上面这张图解释了马尔可夫决策的学习过程:一开始,你在“不理解”的状态中。从那里,你有两种可能的行为,“学习”或“不学习”。如果你选择“不学习”,你有100%的可能会回到“不理解”的状态。...在“不学习”行为的情况下,这种转变也很有可能是决定性的。 强化学习的目标是学习如何在更有价值的状态中花费更多的时间。要有一个有价值的状态,我们需要在马尔可夫决策中有更多的信息。 ?...通过回顾我们的马尔可夫决策,agent可以选择在给定状态下采取哪些操作,这对所看到的状态有很大的影响。但是,agent并不能完全控制环境的动态。因为环境在接收到这些动作后,会返回到新的状态和回报中。

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    【机器学习】六、概率图模型

    无向图模型又称马尔科夫随机场或马尔科夫网络,它的联合概率分布由Hammersley Clifford定理保证,能够因子分解为定义在最大团上的正函数的乘积: 马尔科夫随机场的条件独立性体现在局部马尔可夫性...马尔可夫链是一种时间和状态都是离散的随机变量序列,它由状态空间和转移矩阵定义,通常情况我们研究齐次马尔可夫链(未来状态的条件概率分布仅依赖于现在状态)。 平稳分布就是表示在某一个时刻后,分布不再改变。...为了打破观测独立性,引⼊了⼀种最大熵马尔科夫模型(MEMM),它把最大熵原理与隐马尔科夫模型结合: 为了克服 MEMM 中的局域问题,⼜引⼊了条件随机场(CRF),CRF 是⼀个⽆向图,其中,破坏了⻬次...文章传送门: 高斯混合模型(GMM) 隐马尔可夫模型(背景介绍) 隐马尔可夫模型(前向算法与后向算法) 隐马尔可夫模型(Baum Welch算法与Viterbi算法) 隐马尔可夫模型(模型推断五大问题...熟悉这些工具,加上其原理的思想,在我们工作中灵活应用,希望对亲爱的读者你有用! 我们不久后开始深度学习的内容,再难,我也想你一起学算法!!!

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    HMM,MEMM和CRF

    ),使用有向图表示变量间的依赖关系; 无向图模型或马尔可夫网(Markov network),使用无向图表示变量间相关关系。...HMM模型将标注看作马尔可夫链,一阶马尔可夫链式针对相邻标注的关系进行建模,其中每个标记对应一个概率函数。...但是,作为一种分类器模型,这两种方法有一个共同的缺点:每个词都是单独进行分类的,标记之间的关系无法得到充分利用,具有马尔可夫链的HMM模型可以建立标记之间的马尔可夫关联性,这是最大熵模型所没有的。...其次,条件随机域模型相比较改进的隐马尔可夫模型可以更好更多的利用待识别文本中所提供的上下文信息以得更好的实验结果。条件随机域在中文组块识别方面有效,并避免了严格的独立性假设和数据归纳偏置问题。...总结 HMM模型中存在两个假设:一是输出观察值之间严格独立,二是状态的转移过程中当前状态只与前一状态有关(一阶马尔可夫模型)。

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    多渠道归因分析:python实现马尔可夫链归因(三)

    马尔可夫链由三个属性定义: 状态空间:处理可能存在的所有状态的集合 转移概率:从一个状态转移到另一个状态的概率 当前状态分布 - 在过程开始时处于任何一个状态的概率分布 那么用户行为路径中的每个渠道可以看作这里的每个状态...在知道状态空间的情况下,所求的渠道贡献率就是每条路径的转移概率。所以马尔可夫链模型可以用来做归因分析。...马尔可夫模型这里的阶数参数决定了用户现在的状态或所处阶段是由过去几个阶段决定的。...1.2 absorption_matrix 吸收矩阵 参考:吸收马尔可夫链还有一篇论文:吸收态马尔可夫链及其应用 在马尔可夫链中,称Pij=1的状态为吸收状态。...如果一个马尔可夫链中至少包含一个吸收状态,并且从每一个非吸收状态出发,都可以到达某个吸收状态,那么这个马尔可夫链称为吸收马尔可夫链(Absorbing Markov Chains) 在上图的醉汉游走模型中

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    贝叶斯

    使用贝叶斯链式法则,那么上式就可以简化成以下形式: 四、隐马尔可夫模型 1)、马尔可夫过程 马尔可夫链是随机变量 S1, … , St 的一个数列(状态集),这些变量的范围,即他们所有可能取值的集合...上面这个等式称为马尔可夫假设,即一个状态的转移只依赖于之前的n个状态,当n取1时就是马尔可夫假设。 2)、马尔可夫模型 一个含有 N 个状态的马尔可夫链有 N^2 个状态转移。...这所有的 N^2 个概率可以用一个状态转移矩阵来表示( 矩阵的每一行的数据累加和为1): 3)、隐马尔可夫模型 在很多时候,马尔可夫过程不足以描述我们发现的问题,例如我们并不能直接知晓宝宝的状态是饿了或者困了...在HMM中我们使用另一个矩阵(混淆矩阵): 混淆矩阵可视为马尔可夫模型的另一个假设——独立性假设:假设任意时刻的观测只依赖于该时刻的马尔可夫链的状态,与其它观测状态无关。...问题求解 在该模型中,初始化概率π={Seat=0.3,Szzz=0.7};隐藏状态N=2;可观测状态M=3;转移矩阵和混淆矩阵分别是: 现在我们要解决3个问题: 1.模型评估问题(概率计算问题

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    意识的数学物理分析

    马尔可夫一元论依赖于随机动态系统的信息几何。简而言之,在任何系统中诱发的信息几何——其内部状态可以与外部状态区分开来——必须具有双重性。...这将涉及到马尔可夫链的引入,以及系统或生物的内部和外部状态的区别 3、 在区分了外部状态和内部状态之后,我们引入了信息长度和信息几何的概念。这是理论分析的第一个关键步骤。...我们将把随后的观点称为马尔可夫一元论,因为它是建立在马尔可夫链存在的基础上的。 4、 这篇论文可能会对意识的起源有所启发。...马尔可夫一元论包含两个主张 :(1)从根本上说,事物只有一种类型,只有一种类型的不可约性(这就是为什么它是马尔可夫一元论)。...这正是统计学中提出的在缺乏新统计数据的情况下优化模型的论点——通过删除冗余的模型参数[128].在神经生理学中,这是我们之前解释睡眠现象学存,在的论点——特别是梦的作用[129–131].简而言之,意识改变的生理状态

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    python中使用马尔可夫决策过程(MDP)动态编程来解决最短路径强化学习问题|附代码数据

    假设环境是马尔可夫决策过程(MDP)的理想模型,我们可以应用动态编程方法来解决强化学习问题在这篇文章中,我介绍了可以在MDP上下文中使用的三种动态编程算法。...----点击标题查阅往期内容隐马尔可夫模型(HMM)识别不断变化的股市状况股票指数预测实战马尔可夫Markov区制转移模型分析基金利率马尔可夫区制转移模型Markov regime switching时变马尔可夫区制转换...PYTHON用时变马尔可夫区制转换(MRS)自回归模型分析经济时间序列R语言使用马尔可夫链对营销中的渠道归因建模matlab实现MCMC的马尔可夫转换ARMA - GARCH模型估计R语言隐马尔可夫模型...HMM识别不断变化的股票市场条件R语言中的隐马尔可夫HMM模型实例用机器学习识别不断变化的股市状况—隐马尔科夫模型(HMM)Matlab马尔可夫链蒙特卡罗法(MCMC)估计随机波动率(SV,Stochastic...Volatility) 模型MATLAB中的马尔可夫区制转移(Markov regime switching)模型Matlab马尔可夫区制转换动态回归模型估计GDP增长率R语言马尔可夫区制转移模型Markov

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    马尔可夫转换模型研究交通伤亡人数事故时间序列预测|附代码数据

    最近我们被客户要求撰写关于马尔可夫转换模型的研究报告,包括一些图形和统计输出。 本文描述了R语言中马尔克夫转换模型的分析过程 首先,对模拟数据集进行详细建模。...接下来,将马尔可夫转换模型拟合到具有离散响应变量的真实数据集。用于验证对这些数据集建模的不同方法。...图1中的线性模型残差图表明,它们的自相关很强。残差的诊断图(图2)确认它们似乎不是白噪声,并且具有自相关关系。接下来,将自回归马尔可夫转换模型(MSM-AR)拟合到数据。自回归部分设置为1。...为了指示所有参数在两个周期中都可以不同,将转换参数(sw)设置为具有四个分量的矢量。拟合线性模型时的最后一个值称为残差。 标准偏差。...为了适应广义马尔可夫转换模型,必须包含族参数,而且glm没有标准偏差参数,因此sw参数不包含其切换参数。

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