【直接复制word中的公式格式会出问题,为了方便,公式部分就以截图形式呈现】

首先推导贝叶斯公式:

考虑事件A和事件B:

d1947189d72fab90e15c40edfe99aa13.png

由以上两式,即得贝叶斯公式:

bac55ce634431e09e8dd9463b1f0dceb.png

求解的问题模型为:

a48373dfac19372dd2ccf01e97214189.png

由贝叶斯公式可得:

0961dc719646b0fd6f1b75dbb61c32ee.png

要估计ω可由arg

8ef598ac3ec1175b6dbefdeb3276cfe7.png p(ω|t)求得

假定ϵ符合均值为0,方差为

e5ce093755ff339547fd9e2cda369ec2.png 的高斯分布,则可得出t符合均值为Φω,方差为

48a363bc0fde9c849efdbddaf7468e40.png 的高斯分布,即

cf3fee59d54dc6b2bc634bf0d0992e57.png

假定ω由超参数γ产生,并符合均值为0,方差为

32fd164c2bbe5b7243fad083687dca15.png 的高斯分布,即

35b75ef8974eaaed09904efe15013ed1.png

由全概率公式可得:

b0b71fb8578579372fc55aab59f7ea35.png

积分部分相当于两个高斯函数的卷积,仍为高斯函数。将指数部分看作一个整体,令:

73cf9943853d1077948d60cb83d97328.png

L是关于ω的二次项。对于高斯函数有以下性质:

2869ced88507890de2a6445d0ccd375c.png

式中A是矩阵,b是向量,C是常数。可将L表达成

b49fad9be7a654342de2446b1861e916.png 的样式,f中不含变量ω 。我们可以将满足Aω+b=0的ω代入其中,即得到f。为求ω,可通过对L求导,求其一阶零点得:

35f375512e9ab4172413b8566da15121.png

将ω 代入L中,得到,

0b5200ccecf553526124dc9e3906c102.png

因此对全概率公式进行积分后得

5f12eae45f0af45ac5f892d8969a4e14.png

由此可以看出p(t;γ) 是一个高斯分布,其均值为0,协方差矩阵Σt 满足:

b209ff0e3048041000dcc8dc25858d65.png

efbcce24b1ce90f76342429da51a549e.png 可通过下面矩阵求逆公式得到:

9312bf1a943e70b6fcd54ea8d2a45a10.png

求得:

d815985fe90efb325a0c827546a07d83.png

后验概率推导:

根据贝叶斯公式,有

a55c2cbeb27e1ed34ffe576d26233325.png

利用前面的结果,分母部分已求得。分子部分是两个高斯概率密度函数的乘积,其结果仍为高斯分布,再与分母部分相除,最终还是为高斯分布。将前面求得的结果分别代入, 忽略常数部分,可得:

199f8792edb7ca8773987a1fe6821a1c.png

其均值为指数部分对ω的一阶导数零点,协方差矩阵的逆为指数部分对ω的二阶导数。可令:

e49439ed27ada49b1ab243e92fb2b84f.png

对ω 求导,得

7f137f677d565d39b4f836c73f9b9d1a.png

对ω 求二阶导,得:

6f38c900aa417c5b7977b090ecdb1a04.png

9a38a07c0b8b8c71ffaa053a4f0793d9.png 得,

e0a1c79f090548ffe729d7062ab7039d.png

15821cce0ad88ddefe96a279e20a46dc.png

M>>N,Σω M阶,Σt N阶,Σω 的逆的复杂度远远高于Σt 的逆的复杂度,可运用矩阵和求逆公式将

f8e371cd1670e01003a7b2f2f84624e6.png 转化为求

8f0119873711dd39072403375fbc9cf3.png ,结果如下:

979d0ebb990bbdb341376fe67686ab6d.png

最后通过EM算法更新超参数:

60948488cbf2bf6c80098d16e30c028d.png

完毕

Logo

魔乐社区(Modelers.cn) 是一个中立、公益的人工智能社区,提供人工智能工具、模型、数据的托管、展示与应用协同服务,为人工智能开发及爱好者搭建开放的学习交流平台。社区通过理事会方式运作,由全产业链共同建设、共同运营、共同享有,推动国产AI生态繁荣发展。

更多推荐