高斯混合模型 不同求解方法 應如何選擇?

時間 2021-06-04 05:55:36

1樓:Ricky

Gaussian Mixture Model是乙個典型的存在latent variable的問題。

從頻率學派的角度看,其難點在於latent variable的存在導致MLE很難計算,因此EM演算法通過Q function來逐步優化資料的log likelihood,這個思想和Variational Inference以及KL divergence也是類似的。

而從貝葉斯學派的角度來看,我們這裡需要做的是給模型中涉及的變數乙個合適的先驗,以便於計算。對於latent variable而言,由於這是乙個分類變數,因此我們選擇Dirichlet distribution,這是分類變數的乙個常用先驗;而在Gaussian Mixture Model中,每乙個成分是乙個正態分佈,因此其引數可以選擇一組共軛的Normal-Wishart分布,這時p(\pi, \theta, Z | X)=p(\pi | Z) p(\theta | Z, X) p(Z | X),其中分布未知的是p(Z | X)這部分,而對於這個概率,固定Z的其他維度,只計算Z的乙個維度,即p(zi | Z-i, X)\propto p(zi, xi | Z-i, X-i)=p(xi | zi, X-i) p(zi | Z-i),這兩部分都是可以計算的(這就是選擇共軛分布的優勢),因此我們可以使用Gibbs演算法對p(zi | Z-i, X)進行抽樣,從而完成對以上引數的估計。

EM演算法和MCMC從兩個角度對於乙個問題給出不同的解決方法,我個人覺得EM演算法的解法更為直觀,也更容易實現。

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