马尔科夫过程

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马尔可夫过程

马尔可夫过程(Markov process)是一类随机过程。它的原始模型马尔可夫链,由俄国数学家A.A.马尔可夫于1907年提出。该过程具有如下特性:在已知目前状态(现在)的条件下,它未来的演变(将来)不依赖于它以往的演变 (过去 )。例如森林中动物头数的变化构成——马尔可夫过程。在现实世界中,有很多过程都是马尔可夫过程,如液体中微粒所作的布朗运动、传染病受感染的人数、车站的候车人数等,都可视为马尔可夫过程。

每个状态的转移只依赖于之前的n个状态,这个过程被称为1个n阶的模型,其中n是影响转移状态的数目。最简单的马尔可夫过程就是一阶过程, 每一个状态的转移只依赖于其之前的那一个状态 ,这个也叫作 马尔可夫性质 。用数学表达式表示就是下面的样子:

假设这个模型的每个状态都只依赖于之前的状态,这个假设被称为 马尔科夫假设 ,这个假设可以大大的简化这个问题。显然,这个假设可能是一个非常糟糕的假设,导致很多重要的信息都丢失了。

  1. 将随机变量作为结点,若两个随机变量相关或者不独立,则将二者连接一条边;若给定若干随机变量,则形成一个有向图,即构成一个网络 
  2. 如果该网络是有向无环图,则这个网络称为 贝叶斯网络。
  3. 如果这个图退化成线性链的方式,则得到 马尔可夫模型 ;因为每个结点都是随机变量,将其看成各个时刻(或空间)的相关变化,以随机过程的视角,则可以看成是 马尔可夫过程 
  4. 若上述网络是无向的,则是无向图模型,又称 马尔可夫随机场或者马尔可夫网络 
  5. 如果在给定某些条件的前提下,研究这个马尔可夫随机场,则得到 条件随机场 
  6. 如果使用条件随机场解决标注问题,并且进一步将条件随机场中的网络拓扑变成线性的,则得到 线性链条件随机场 

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