Εκτίµηση άγνωστων κατανοµών πιθανότητας

Σχετικά έγγραφα
Μπαεσιανοί Ταξινοµητές (Bayesian Classifiers)

Εισαγωγή. 1. Παράµετρος, εκτιµητής, εκτίµηση

Προσαρµοστικοί Αλγόριθµοι Υλοποίησης Βέλτιστων Ψηφιακών Φίλτρων: Παραλλαγές του αλγόριθµου Least Mean Square (LMS)

Ενότητα 7: Ανάλυση ιασποράς µε έναν παράγοντα (One way Analysis of Variance)

Η. ΑΣΚΗΣΕΙΣ ( T) ( 1) ( 2) 3 x =

ΕΛΕΓΧΟΙ ΥΠΟΘΕΣΕΩΝ ΓΙΑ ΜΕΣΕΣ ΤΙΜΕΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΟΓΙΕΣ ΚΑΝΟΝΙΚΩΝ ΠΛΗΘΥΣΜΩΝ

Σέργιος Θεοδωρίδης Κωνσταντίνος Κουτρούμπας. Version 2

1) Μη συνεργατική ισορροπία

Κεφάλαιο 3. Ιδιότητες μονάδων - συστήματος που βασίζονται σε διάφορους τύπους γήρανσης

ΕΡΓΑΣΙΑ 2 (Παράδοση:.) Λύση Ι. Το πεδίο ορισµού Α, θα προκύψει από την απαίτηση ο παρονοµαστής να είναι διάφορος του µηδενός.

Στην Στατιστική Φυσική και στην Θερµοδυναµική αποδεικνύεται ότι δύο συστήµατα που δεν είναι θερµικά µονωµένα, σε ισορροπία έχουν την ίδια

Το οντέλο Black & Scholes ως όριο διωνυικών υποδειγάτων

ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΕΙΜΕΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ Ηµιαγωγοί και Ηµιαγώγιµες οµές (7 ο Εξάµηνο) Απαντήσεις στην 2 η Σειρά ασκήσεων

ΕΙ ΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΚΕΦ. 2 ΑΛΥΣΙ ΕΣ MARKOV

Σέργιος Θεοδωρίδης Κωνσταντίνος Κουτρούμπας. Version 2

Σέργιος Θεοδωρίδης Κωνσταντίνος Κουτρούμπας. Version 2

Ενδεικτικές Λύσεις Θεµάτων Εξετάσεων στη Θεµατική Ενότητα ΦΥΕ34

Υποδείγατα αγορών ιας περιόδου

Σέργιος Θεοδωρίδης Κωνσταντίνος Κουτρούμπας. Version 2

Το διωνυικό υπόδειγα πολλών περιόδων

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ. Αριθµητικός Υπολογισµός των Κρίσιµων Εκθετών στο µαγνητικό µοντέλο 2D-Ising µε χρήση µεθόδου Monte Carlo

3. Χαρακτηριστικές Παράμετροι Κατανομών

05_02_t-κατανομή. Γούργουλης Βασίλειος Καθηγητής Τ.Ε.Φ.Α.Α. Σ.Ε.Φ.Α.Α. Δ.Π.Θ.

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

Ασαφής Λογική και Αναγνώριση Προτύπων

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ. Αναπλ. Καθηγητής Μιχαήλ Γεωργιάδης

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

Αναγνώριση Προτύπων. Baysian Θεωρία Αποφάσεων ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΔΗΜΟΣΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ 2

Κεφάλαιο 9: Ελεύθερα Ηλεκτρόνια σε Μαγνητικό Πεδίο. Λιαροκάπης Ευθύμιος. Διηλεκτρικές, Οπτικές, Μαγνητικές Ιδιότητες Υλικών

EIOPA(BoS(13/164 EL. Κατευθυντήριες γραές για την εξέταση αιτιάσεων από ασφαλιστικούς διαεσολαβητές

εξυπηρετείται εισέλθει στο σύστηµα, ο πελάτης που εξυπηρετείται

Ασαφής Λογική & Έλεγχος

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙKΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ ΕΝ ΕΙΚΤΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ 1 ης ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Μάθηµα: ΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Ασκήσεις

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ και ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

Πανεπιστήμιο Κύπρου Πολυτεχνική Σχολή

Μοντελοποίηση, Ανάλυση και Σχεδιασμός Στοχαστικών Συστημάτων

Θεωρία Αποφάσεων ο. 4 Φροντιστήριο. Λύσεις των Ασκήσεων

λ n-1 λ n Σχήµα 1 - Γράφος µεταβάσεων διαδικασίας γεννήσεων- θανάτων

ΣΤ. ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΑΣΦΑΛΙΣΤΡΑ ΓΙΑ GOMPERTZ ΚΑΙ MAKEHAM

Μέτρηση του χρόνου ζωής του µιονίου

15/5/2012. Εάν επιλεγεί η έθοδο δηιουργία ια γεωβάση από λευκό χαρτί παίρνουε υπόψιν τα εξή : Τα βήατα για τη δηµιουργία ια γεωβάση

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΛΗΘΥΣΜΟΥ ΒΑΚΤΗΡΙΩΝ ΣΕ ΒΙΟΧΗΜΙΚΟΥΣ ΑΝΤΙ ΡΑΣΤΗΡΕΣ ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΥ ΑΝΤΡΗ

ΚΕΦ. 2 Στατιστική ανάλυση ακραίων παρατηρήσεων

ΔΕΛΤΙΟ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΔΕΙΚΤΗ SET02: ΜΕΓΕΘΟΣ ΑΓΟΡΑΣ

ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕ ΙΟ = Ο. Μαγνητικό πεδίο ευθύγραµµου ρευµατοφόρου αγωγού. Μαγνητικό πεδίο κυκλικού ρευµατοφόρου αγωγού.

EIOPACP 13/011 EL. Κατευθυντήριες γραές σχετικά ε την. προαίτηση εσωτερικών υποδειγάτων

Μέτρα martingale. Κεφάλαιο Εισαγωγή. 4.2 εσευένη έση τιή

ιαπανεπιστηµιακό ιατµηµατικό Πρόγραµµα Μεταπτυχιακών Σπουδών στα Προηγµένα Συστήµατα Υπολογιστών και Επικοινωνιών Γιαννάκης Περικλής

ικαιώατα αερικανικού τύπου

= = = = N N. Σηµείωση:

(9.1) (9.2) B E = t (9.3) (9.4) (9.5) J = t

ΧΙΙ. ΑΠΟ ΚΟΙΝΟΥ ΑΣΦΑΛΙΣΕΙΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΑΣΑΦHΣ ΛΟΓΙΚΗ ΚΑΙ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΤΙΚΟΣ ΣΥΛΛΟΓΙΣΜΟΣ

... λέγονται στοιχεία του πίνακα Α και οι δείκτες i και j δηλώνουν τη γραμμή και τη στήλη, αντίστοιχα, που ανήκει το στοιχείο α

Διάδοση των Μιονίων στην Ύλη

dn T dv T R n nr T S 2

2. Ποιά από τις παρακάτω γραφικές παραστάσεις αντιστοιχεί στο νόµο του Ohm; (α) (β) (γ) (δ)

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

Ανίχνευση Νετρίνων Εισαγωγή

Αναγνώριση Προτύπων Ι

14SYMV

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ. Περίληψη της Ύλης της Επιχειρησιακής Έρευνας

EIOPACP 13/08 EL. Κατευθυντήριες γραές σχετικά ε το σύστηα διακυβέρνησης

Μαγνητική ροπή. SI: Am 2

Τα νετρίνα ως πηγή πληροφοριών

Σέργιος Θεοδωρίδης Κωνσταντίνος Κουτρούμπας. Version 2

Σέργιος Θεοδωρίδης Κωνσταντίνος Κουτρούμπας. Version 2

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Χαρακτηριστικά - Ιδιότητες W Πρότυπο Weinberg Salam: Σχέση m z m Σχέση m, m t, m H Μέτρηση m Επιταχυντές pp (pp bar Επιταχυντές e - e + ba

Αναγνώριση Προτύπων. Μη παραμετρικές τεχνικές Αριθμητικά. (Non Parametric Techniques)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ΣΙ ΗΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Παράδειγμα Το γνωστό παράδειγμα με τα βάρη 30 ατόμων ταξινομημένα σε 5 ομάδες. Η μέση τιμή για το δείγμα έχει βρεθεί x = 77. = =

] 2 ΑΣΚΗΣΕΙΣ. Υπόδειξη α. Πιθανότητα ανάκλασης: R=1-T 2 Τελικά R = όταν α c R 1 (ολική ανάκλαση) β. Θα πρέπει: de

υναική του Συστήατος Lorenz

15/5/2012. Η γεωβάση είναι µια συλλογή από γεωγραφικά σύνολα διαφόρων τύπων.

15SYMV

ΘΕΩΡΙΑ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ 3 ο ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΣΚΗΣΕΩΝ

Η Μέθοδος Παραγοντοποίησης Ακεραίων Αριθών Number Field Sieve: Θεωρία και Υλοποίηση. Νικόλαος Καραπάνος

Συστήµατα Μη-Γραµµικών Εξισώσεων Μέθοδος Newton-Raphson

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

Engagement Letter ε τον

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ

Κατευθυντήριες γραές για την υποβολή πληροφοριών στις αρόδιες εθνικές αρχές

Κεφάλαιο 6: Διαμαγνητισμός και Παραμαγνητισμός. Λιαροκάπης Ευθύμιος. Διηλεκτρικές, Οπτικές, Μαγνητικές Ιδιότητες Υλικών

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων. Διάλεξη 2

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ 11. β) τον εκτιμητή μέγιστης πιθανοφάνειας για την άγνωστη παράμετρο λ 0.

Λήψη αποφάσεων κατά Bayes

Στατιστική Συμπερασματολογία

οποίο ανήκει και π ο γνωστός αριθµός.

Στατιστική. Εκτιμητική

Στατιστική Συμπερασματολογία

Η επιτελεστικότητα των ερευνητικών σπουδών ενός υποψήφιου διδάκτορα προσδιορίζεται στην εκπόνηση και παρουσίαση της διδακτορικής του διατριβής.

Μάθημα 3 ο. Στοιχεία Θεωρίας Ελαστικών Κυμάτων

( ) ΟΙ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΤΟΥ ΜΑΧWELL KAI TA ΠΕ ΙΑ Β ΚΑΙ Η. Κ.Ε.Αργυρόπουλος ιδάκτωρ Φυσικής Ε.Μ.Π Σχ.Σύµβουλος ΠΕ04 ( J)

!"# $"$%"&'(#)"*+ µ,%-./ #01./2 0%,3(4./5 (#6"&$"&%&'7#5 '"#./2 #2.76(#8/.92 8",%&'1292 #6-292 *#.4./2 #*."2&$1%/8/./5 *,)#%+5 *#".&3 %#"µ&:.

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ 7 ΚΑΙ 8

Σέργιος Θεοδωρίδης Κωνσταντίνος Κουτρούμπας. Version 2

Transcript:

KE 3 Αναγνώριση Προτύπων και Ανάλυση Εικόνας Εκτίηση άγνωστων κατανοών πιθανότητας ΤήαΕπιστήης και Τεχνολογίας Τηλεπικοινωνιών Πανεπιστήιο Πελοποννήσου 7 coas Tsaatsous Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Περιεχόενα Βιβλιογραφία Περιεχόενα Ενότητας Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι εκτίησης κατανοών πιθανότητας Μη παραετρικές έθοδοι Ο απλοϊκός ταξινοητής Bayes aïve Bayes Cassfer Οταξινοητής των -πλησιέστερων γειτόνων - Cassfer Βιβλιογραφία: Παπαάρκος [5]: Κεφάλαιο 7 Duda [4]: Chater 3 Theodords []: Chater Bow []: Chater 7 coas Tsaatsous

Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Εισαγωγή Ηεφαρογή της ταξινόησης σύφωνα ε τονκανόνατου Bayes απαιτεί τη γνώση των κατανοών πιθανότητας ω,,,,m Αν οι ανωτέρω κατανοές δεν είναι γνωστές πρέπει να εκτιηθούν από ένα σύνολο διανυσάτων {,,, } για τα οποία είναι γνωστές οι κλάσεις στις οποίες ανήκουν Υπάρχουν δύο βασικές κατηγορίες εκτίησης κατανοών πιθανότητας: Παραετρικές. Η ορφή της συνάρτησης κατανοής π.χ. Gaussan, Rayegh, Poson είναι γνωστή και χρειάζεται να εκτιηθούν οι παράετροι της Μη παραετρικές. εν υπάρχει καία γνώση της ορφής της κατανοής. Αυτή απλά εκτιάται από τα δεδοένα εκπαίδευσης 7 coas Tsaatsous Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Κανόνας του Bayes Ο κανόνας ταξινόησης του Bayes ας λέει: εδοένου του ταξινόησε το σύφωνα ε τον κανόνα: P ω > P ω j j όπου Pω είναι η εκ των υστέρων a-osteror πιθανότητα το να ανήκει στην κλάση ω. P ω ω P ω M ω P ω 7 coas Tsaatsous

Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Παραετρικές έθοδοι ε κάποιες περιπτώσεις η ορφή των κατανοών πιθανότητας είναι γνωστή και χρειάζεται απλά να εκτιηθούν οι παράετροι της κατανοής την πολυδιάστατη κατανοή Gauss Ν, οι παράετροι,. τη ονοδιάστατη εκθετική κατανοή οιπαράετροι α, λ. τη πολυδιάστατη κατανοή Bernou το διάνυσα θ. τις ανωτέρω περιπτώσεις η εκτίηση των συναρτήσεων κατανοής πιθανότητας πραγατοποιείται ε την εκτίηση των αγνώστων παραέτρων Υπάρχουν διάφορες έθοδοι παραετρικής εκτίησης. Οι πιο συχνά χρησιοποιούενες αναλύονται στη συνέχεια 7 coas Tsaatsous Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Μέθοδος έγιστης πιθανοφάνειας Η έθοδος της εγίστης πιθανοφάνειας ML Mamum Lehood ε δεδοένο ένα σύνολο από διανύσατα παρατήρησης {,,, } που ανήκουν στην κλάση ω, επιλέγει τις παραέτρους θ της κατανοής ω ώστε να εγιστοποιείται η συνολική πιθανότητα των διανυσάτων παρατήρησης Παράδειγα: Το σχήα ας δείχνει το ιστόγραα τωντιών παρατηρήσεων για τις οποίες γνωρίζουε ότι ακολουθούν την κανονική κατανοή ε άγνωστεςτιές για το, και σ. Επιλέξτε τις τιές και σ σύφωνα ε τον κανόνα της έγιστης πιθανοφάνειας Υπόδειξη: Για κανονικές κατανοές Ν,σ ισχύουν τα κατωτέρω: σ π P σ P > + P < σ.5 z dz 7 coas Tsaatsous 3

Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Μέθοδος έγιστης πιθανοφάνειας Η έθοδος της εγίστης πιθανοφάνειας ML Mamum Lehood ε δεδοένο ένα σύνολο από διανύσατα παρατήρησης {,,, } που ανήκουν στην κλάση ω, επιλέγει τις παραέτρους θ της κατανοής ω ώστε να εγιστοποιείται η συνολική πιθανότητα των διανυσάτων παρατήρησης Παράδειγα: Το σχήα ας δείχνει το ιστόγραα τωντιών παρατηρήσεων για τις οποίες γνωρίζουε ότι ακολουθούν την κανονική κατανοή ε άγνωστεςτιές για το, και σ. Επιλέξτε τις τιές και σ σύφωνα ε τον κανόνα της έγιστης πιθανοφάνειας Υπόδειξη: Για κανονικές κατανοές Ν,σ ισχύουν τα κατωτέρω: σ π P σ P > + P < σ.5 z dz 7 coas Tsaatsous Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Μέθοδος έγιστης πιθανοφάνειας II 6 Hstogram of sames dstrbuton δ bn ength.5.6 Sames dstrbuton number of sames 5 4 3 normazed frequency of aearence.5.4.3...5,..5,.5.4,.3 -.4 -...4.6.8..4 vaue of -...4.6.8. vaue of 7 coas Tsaatsous 4

Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Μέθοδος έγιστης πιθανοφάνειας III Έστω ότι τα διανύσατα είναι γνωστά και θ : ; θ Έστω X {,,... } Ορίζουε τη συνάρτηση : X ; θ,,...,,..., εταξύ τους ανεξάρτητα Έστω γνωστή υπό την αίρεση ενός αγνώστου διανύσατος παραέτρων : ; θ Π Η συνάρτηση X ; θ είναι γνωστή ως Πιθανοφάνεια Lehood τουθ ως προς το σύνολο X το σύνολο των διανυσάτων παρατήρησης ; θ 7 coas Tsaatsous Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Μέθοδος έγιστης πιθανοφάνειας IV Υπολογισός των άγνωστων παραέτρων. ιάλεξε το διάνυσα παραέτρων που εγιστοποιεί την πιθανοφάνεια : ˆ θ ML : arg ma Π συνάρτηση. Ν θ ; θ Η συνάρτηση n είναι ια ονοτονική L θ n X ; θ n ˆ θ ML L θ : θ ; ; θ ; θ θ θ 7 coas Tsaatsous 5

6 7 coas Tsaatsous Παράδειγα Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - α α α α π A A A A L L L C L T T ML T T... e ; ; n ;,...,,, Π Αν Υπόδειξη : άγνωστο, : : 7 coas Tsaatsous Έστω οι τιές παρατήρησης {,,, } που είναι γνωστό ότι προέρχονται από την κατανοή Να εκτιηθεί η τιή τηςπαραέτρου θ ε τηέθοδο της εγίστης πιθανοφάνειας Παράδειγα II Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - < e θ θ

Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Μέθοδος της έγιστης εκ των υστέρων πιθανότητας Η έθοδος της εγίστης εκ των υστέρων πιθανότητας MAP Mamum Aosteror Probabty θεωρεί ότι το διάνυσα παραέτρων θ είναι ένα τυχαίο διάνυσα ε γνωστή κατανοή πιθανότητας θ. Με δεδοένο ένα σύνολο από διανύσατα παρατήρησης X {,,, } ηεκτίηση του διανύσατος θ πραγατοποιείται ε εγιστοποίηση της συνάρτησης της εκ των υστέρων πιθανότητας: θ X Από τον κανόνα του Bayes έχουε: θ X θ X θ X > θ X θ θ X X 7 coas Tsaatsous Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Μέθοδος της έγιστης εκ των υστέρων πιθανότητας II Υπολογισός του διανύσατος παραέτρων θ: ˆ θ ˆ θ MAP MAP arg ma θ X or θ : θ X θ θ Αν θ είναι οοιόορφη ευρεία τότε ˆ θ MAP θ ML ή αρκετά 7 coas Tsaatsous 7

Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Παράδειγα Έστω ότι ζητάε ναεκτιήσουε τοέσο διάνυσα ιας πολυδιάστατης κανονικής κατανοής,σi, για την οποία γνωρίζουε ότι το διάνυσα της έσης τιής ακολουθεί επίσης κανονική κατανοή,σ I: :,, unnown, X e σ π σ θ MAP : n Π or ˆ ˆ MAP MAP {,..., } σ + σ σ For >>, or for σ σ + σ ˆ ML σ ˆ σ 7 coas Tsaatsous Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Μεικτά οντέλα Τα εικτά οντέλα mture modes προσεγγίζουν ια άγνωστη κατανοή πιθανότητας συνδυάζοντας πολλές κατανοές. Αποδεικνύεται ότι ε συνδυασό κατανοών πορεί να προσεγγίσουε οποιαδήποτε άγνωστη κατανοή M J j P, j j j P j d j Εργαζόενοι όπως και πριν ε παραετρική οντελοποίηση έχουε: j; θ Οστόχοςείναιηεκτίηση των θ και P, P,..., P j δεδοένου του συνόλου X,,..., { } 7 coas Tsaatsous 8

Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Μεικτά οντέλα II Μπορούε ναεφαρόσουε τηέθοδο εγίστης πιθανοφάνειας όπως και πριν: Θ ˆ arg ma P ; θ, P,..., P Η διαφορά είναι ότι τώρα χρειάζεται να εκτιηθούν οι εκ των προτέρων πιθανότητες P j, j,,,j για τις επιέρους κατανοές οι οποίες δεν είναι άεσα παρατηρήσιες από το σύνολο X. Το ανωτέρω πρόβληα είναι ένα χαρακτηριστικό πρόβληα η πλήρους συνόλου δεδοένων ncomete data set ot Π θ, P,..., P j Μια πολύ διαδεδοένη έθοδος για την επίλυση τέτοιων προβληάτων είναι ο αλγόριθος EM Eectaton Mamzaton j 7 coas Tsaatsous Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Οαλγόριθος ΕΜ Γενική θεώρηση: Έστω y το πλήρες σύνολο δεδοένων y Y R τα οποία δεν είναι άεσα παρατηρήσια Αντίθετα παρατηρήσιος είναι ο υπόχωρος g y X R, m wth P ; θ, ob < m, ε y; θ, y Προφανώς για το η παρατηρήσιο έρος των διανυσάτων y πορεί να έχει οποιαδήποτε τιή Ο αλγόριθος ΕΜ συπληρώνει τα ελλειπή δεδοένα αναθέτοντας σε αυτά τις πιθανότερες τιές αναενόενες το προηγούενο παράδειγα οιεκτιήσειςγιατιςεκτων προτέρων πιθανότητες P j, j,,,j βασίζονται στην τρέχουσα εκτίηση των παραέτρων θ. 7 coas Tsaatsous 9

Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Οαλγόριθος ΕΜ II Έστω: Y Y όλα τα y που αντιστοιχούν σε ένα συγκεκριένο ; θ Y y y; θ d y Αυτό που ζητάε να υπολογίσουε είναι: n y y ; θ ˆ θml : θ Αλλά δυστυχώς τα y δεν είναι παρατηρήσια Ο αλγόριθος ΕΜ εγιστοποιεί την αναενόενη τιή γιαταy δεδοένων των και της τρέχουσας των αγνώστων παραέτρων θ. 7 coas Tsaatsous Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Οαλγόριθος ΕΜ III Ο αλγόριθος εκτελείται σε δυο βήατα: Εύρεση της αναενόενης τιής Qθ;θt για τις τιές των y δεδοένων των Χ {,,, } και της τρέχουσας εκτίησης για τις παραέτρους θt. E-ste: Q θ ; θ t E[ n y ; θ X ; θ t] y Εύρεση της νέας εκτίησης θt+ για τις άγνωστες παραέτρους ε εγιστοποίηση της αναενόενης τιής Μ-ste: Q θ ; θ t θ t + : θ 7 coas Tsaatsous

Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Οαλγόριθος ΕΜ στην προσέγγιση κατανοών Ο αλγόριθος ΕΜ εφαρόζεται στην εκτίηση των αγνώστων κατανοών ε χρήσηεικτών οντέλων: Πλήρη δεδοένα:, j,,,..., j η κατανοή απότηνοποίαδηιουργείται το διάνυσα. Παρατηρήσια είναιόνο τα και όχι οι τιές j, j ; θ j ; θ P j,,,..., Θεωρώντας ότι τα διανύσατα παρατήρησης είναι εταξύ τους ανεξάρτητα λαβάνουε τη λογαριθική ορφή της συνάρτησης πιθανοφάνειας ως ακολούθως: L θ n j ; θ P j 7 coas Tsaatsous Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Οαλγόριθος ΕΜ στην προσέγγιση κατανοών ΙΙ Άγνωστες παράετροι: Θ E-ste: Q Θ ; Θ t E [ J j P j T T T T T [ θ, P ], P [ P, P,..., Pj ] n ; Θ t j ; θ P n j ] ; j θ P j E [ ] M-ste: Q Q, j,,..., J θ P j Θ J j; t Pj P j ; Θ t ; Θ t j; θ t Pj P ; Θ t j 7 coas Tsaatsous

Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Μη παραετρικές έθοδοι τις η παραετρικές εθόδους η συναρτήσεις πυκνότητας πιθανότητας δεν έχουν ια προδιαγεγραένη ορφή. Μπορούν να είναι απλά το ιστόγραα τωνεκτιήσεων πιθανότητας σε ένα εύρος τιών των διανυσάτων παρατήρησης h h n h ˆ ˆ ˆ + P tota ˆ ˆ ˆ h h, - ˆ Αν η είναισυνεχής, εφόσον h, ˆ όταν,, 7 coas Tsaatsous Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Μέθοδος παραθύρων Parzen ιαιρούε το πολυδιάστατο χώρο σε υπερκύβους: Ορίζουε τησυνάρτηση ϕ j otherwse ηλαδή ένα υπερκύβο ε πλευρά και κεντραρισένο στο ˆ h ϕ h Υπάρχει ένα πρόβληα: * * αριθός σηείων όγκος ε πλευρά συνεχής ϕ ασυνεχής h - και κεντραρισ ένο στο Για εξοάλυνση ορίζουε τα παράθυρα Parzen έσω κάποιων συναρτήσεων πυρήνα erne functons παράδειγα Ν,I: ϕ s smooth ϕ, ϕ d εντός του κύβου 7 coas Tsaatsous

Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Μέθοδος παραθύρων Parzen ΙΙ Μεταβλητότητα: Όσο ικρότερο είναι το h τόσο εγαλύτερη είναι η διασπορά h., h.8, Όσο εγαλύτεροτοντόσοκαλύτερη η ακρίβεια της εκτίησης 7 coas Tsaatsous Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Μέθοδος παραθύρων Parzen ΙΙI Εφαρογή της εθόδου στη ταξινόηση ε τονκανόναbayes: ω P ω λ λ >< ω P ω λ λ θ ϕ h h >< ϕ h h θ 7 coas Tsaatsous 3

Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Μέθοδος - II Μέθοδος Parzen Ο όγκος του κάθε υπερκύβου Οαριθός των σηείων εντός κάθε υπερκύβου κυαίνεται Μέθοδος - Οαριθός των σηείων διατηρείται σταθερός Οόγκοςαυξάνεται V V >< θ V V 7 coas Tsaatsous Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Η κατάρα της διάστασης curse of dmensonaty Ο απλοϊκός ταξινοητής Bayes ε όλες τις εθόδους η παραετρικής εκτίησης όσο περισσότερα σηεία Ν λαβάνονται σε κάθε υπερκύβο τόσο καλύτερη εκτίηση έχουε γιατη συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας Αν στη ονοδιάστατη περίπτωση οι παρατηρήσεις είναι απλά εονωένες τιές και όχι διανύσατα απαιτούνται σηεία σε κάθε διάστηα εύρουςh τότε στη πολυδίαστατη περίπτωση διανύσατα ήκους απαιτούνται Ν σηεία για καλή εκτίηση. Ηεκθετικήαύξησητωναπαιτούενων σηείων ε τηναύξησητης διάστασης του διανύσατος ονοάζεται κατάρα της διάστασης 7 coas Tsaatsous 4

Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - R Ο απλοϊκός ταξινοητής Bayes ΙΙ Έστω και ότι επιθυούε ναεκτιήσουε τιςκατανοές ω,,, M. Για αποτελεσατική εκτίηση χρειάζονται σηεία διανύσατα παρατήρησης. Υποθέτοντας ότι όλα τα στοιχεία των διανυσάτων είναι εταξύ τους ανεξάρτητα,,, mutuay ndeendent. Τότε: ω j ω j ε αυτή την περίπτωση απαιτούνται σηεία για κάθε συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας. Εποένως ένας συνολικός αριθός της τάξης των σηείων είναι αρκετός. Ηανωτέρωεκτίηση οδηγεί στο απλοϊκό ταξινοητή Bayes δηλαδή εφαρογή της ταξινόησης Bayes ε βάση την απλοϊκή εκτίηση της κατανοής 7 coas Tsaatsous Εισαγωγή Παραετρικές έθοδοι Μη παραετρικές έθοδοι Οαπλοϊκόςταξινοητής Bayes Οταξινοητής - Οταξινοητής - Έστω ένα διάνυσα εισόδου. Επιλέγουε τα πλησιέστερα σε αυτό διανύσατα παρατήρησης από το σύνολο των Από τα αυτά διανύσατα τα ανήκουνστηνκατηγορίαω. Ανέθεσε το σύφωνα ε τον κανόνα: ω : > j j την απλούστερη περίπτωση!!! Για εγάλο αριθό δειγάτων Ν η προσέγγιση αυτή δεν απέχει πολύ από τον βέλτιστο ταξινοητή κανόνας Bayes. Έστω P B ηπιθανότητασφάλατος ταξινόησης ε τον κανόνα Bayes και P η αντίστοιχη πιθανότητα στον ταξινοητή -ΝΝ. Ισχύει: P P B M PB PB PB M P P P B B + P 7 coas Tsaatsous 5