机器学习--EM算法从初识到应用

Posted 2020-10-30 L先生AI课堂

一、前述

Em算法是解决数学公式的一个算法，是一种无监督的学习。

EM算法是一种解决存在隐含变量优化问题的有效方法。EM算法是期望极大(Expectation Maximization)算法的简称，EM算法是一种迭代型的算法，在每一次的迭代过程中，主要分为两步：即求期望(Expectation)步骤和最大化(Maximization)步骤。

二、具体

1、高斯混合模型
       所谓混合高斯模型（GMM）就是指对样本的概率密度分布进行估计，而估计采用的模型（训练模型）是几个高斯模型的加权和（具体是几个要在模型训练前建立好）。每个高斯模型就代表了一个类（一个Cluster）。对样本中的数据分别在几个高斯模型上投影，就会分别得到在各个类上的概率。得出一个概率有很多好处，因为它的信息量比简单的一个结果要多，比如，我可以把这个概率转换为一个 score ，表示算法对自己得出的这个结果的把握。简单的说就是：m个样本{x1,...xm},可以分为k类，每个类别都服从高斯分布。

2、EM算法概述

EM算法实际上是一个不停迭代计算的过程，根据我们事先估计的先验概率A，得出一个结果B，再根据结果B，再计算得到结果A，然后反复。
可以想象饭店的后方大厨，炒了两盘一样的菜，现在，菜炒好后从锅中倒入盘，不可能一下子就分配均匀，所以先往两盘中倒入，然后发现B盘菜少了，就从A中匀出一些，A少了，从B匀.......不停迭代。

给定训练样本{x1,...xm}（与k-means中的样本一样是没有标签的，因此EM也是非监督学习方法）,认为他们满足高斯分布    ， 求估计参数    。