Expectation Maximization Algorithm

期望最大化算法EM

有人称之为上帝算法,只要有一些训练数据,再定义一个最大化函数,采用EM算法,利用计算机经过若干次迭代,就可以得到所需的模型。EM算法是自收敛的分类算法,既不需要事先设定类别也不需要数据见的两两比较合并等操作。缺点是当所要优化的函数不是凸函数时,EM算法容易给出局部最佳解,而不是最优解。

在统计计算中,最大期望(EM)算法是在概率(probabilistic)模型中寻找参数最大似然估计或者最大后验估计的算法,其中概率模型依赖于无法观测的隐藏变量(Latent Variable)。

EM经常用在机器学习和计算机视觉的数据聚类(Data Clustering)领域。

EM算法用于寻找隐藏参数的最大似然估计。该算法首先在E step中计算隐藏参数的似然估计,然后再M step中进行最大化,然后进行EM step的迭代直至收敛。应用场景之一是聚类问题,但EM算法本身并不是一个聚类算法。举个例子,GMM(高斯混合模型)和Kmeans在聚类时都使用了EM算法。

EM 算法还是许多非监督聚类算法的基础(如 Cheeseman et al. 1988 ),而且它是用于学习部分可观察马尔可夫模型( Partially Observable Markov Model )的广泛使用的 Baum-Welch 前向后向算法的基础。  

总结来说,EM算法就是通过迭代,最大化完整数据的对数似然函数的期望,来最大化不完整数据的对数似然函数。

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