HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

Σχετικά έγγραφα
HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων. Διάλεξη 2

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

Αναγνώριση Προτύπων. Baysian Θεωρία Αποφάσεων ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Μπεϋζιανή Στατιστική και MCMC Μέρος 2 ο : MCMC

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων. Διαλέξεις 9-10

Πανεπιστήμιο Κύπρου Πολυτεχνική Σχολή

Εκτιμητές Μεγίστης Πιθανοφάνειας (Maximum Likelihood Estimators MLE)

Πανεπιστήµιο Κύπρου Πολυτεχνική Σχολή

Μπεϋζιανή Στατιστική και MCMC Μέρος 2 ο : MCMC

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

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

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

Εφαρμοσμένη Στατιστική

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ Ι Συμπληρωματικές Σημειώσεις Δημήτριος Παντελής

3. Κατανομές πιθανότητας

HMY 799 1: Αναγνώριση Συστημάτων

Σέργιος Θεοδωρίδης Κωνσταντίνος Κουτρούμπας. Version 2

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

1 x-μ - 2 σ. e σ 2π. f(x) =

Στατιστική Συμπερασματολογία

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

ΕΚΤΙΜΙΣΗ ΜΕΓΙΣΤΗΣ ΠΙΘΑΝΟΦΑΝΕΙΑΣ

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

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Βέλτιστος Δέκτης

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ 7 ΚΑΙ 8

Διάλεξη 1: Στατιστική Συμπερασματολογία - Εκτίμηση Σημείου

Στατιστική λήψη αποφάσεων

ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ ΒΑΣΙΚΩΝ ΕΝΝΟΙΩΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

ΕΝΤΥΠΟ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

Αναγνώριση Προτύπων. Εκτίμηση Παραμέτρων (Parameter Estimation)

Θεωρία Λήψης Αποφάσεων

Σημειακή εκτίμηση και εκτίμηση με διάστημα. 11 η Διάλεξη

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 0. Απλή Γραμμική Παλινδρόμηση. Ένα Πρόβλημα. Η επιδιωκόμενη ιδιότητα. Ένα χρήσιμο γράφημα. Οι υπολογισμοί. Η μέθοδος ελαχίστων τετραγώνων ...

HMY 799 1: Αναγνώριση Συστημάτων

Μέρος II. Στατιστική Συμπερασματολογία (Inferential Statistics)

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

Πιθανολογική Ανάλυση Αποφάσεων. Συστήματα Αποφάσεων Εργαστήριο Συστημάτων Αποφάσεων και Διοίκησης

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ: ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ 11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑΣ 13

Ανάλυση Δεδοµένων µε χρήση του Στατιστικού Πακέτου R

Εφαρμοσμένη Στατιστική Δημήτριος Μπάγκαβος Τμήμα Μαθηματικών και Εφαρμοσμένων Μαθηματικών Πανεπισ τήμιο Κρήτης 2 Μαΐου /23

ΕΞEΤΑΣΗ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ-ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΜΑΡΤΙΟΣ 2003 Λ Υ Σ Ε Ι Σ Τ Ω Ν Α Σ Κ Η Σ Ε Ω Ν ΜΕΡΟΣ Α

Η παρουσίαση που ακολουθεί, αφορά την κανονική κατανομή και σκοπό έχει τη διευκόλυνση των φοιτητών του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών

Παράδειγμα. Για τα ΝΒ10 δεδομένα έχουμε το μοντέλο:

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9. Κατανομές Δειγματοληψίας

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών. Χρόνου (Ι)

Εφαρμοσμένη Στατιστική Δημήτριος Μπάγκαβος Τμήμα Μαθηματικών και Εφαρμοσμένων Μαθηματικών Πανεπισ τήμιο Κρήτης 14 Μαρτίου /34

Στατιστική. Εκτιμητική

Μέρος V. Ανάλυση Παλινδρόμηση (Regression Analysis)

P (A B) = P (AB) P (B) P (A B) = P (A) P (A B) = P (A) P (B)

Πιθανότητες & Τυχαία Σήματα. Διγαλάκης Βασίλης

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΔΕΣΜΕΥΜΕΝΗ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ, ΟΛΙΚΗ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ ΘΕΩΡΗΜΑ BAYES, ΑΝΕΞΑΡΤΗΣΙΑ ΚΑΙ ΣΥΝΑΦΕΙΣ ΕΝΝΟΙΕΣ 71

Σέργιος Θεοδωρίδης Κωνσταντίνος Κουτρούμπας. Version 2

( ) S( x ) 2 ( ) = ( ) ( ) = ( ) ( )

Τυχαία Διανύσματα και Ανεξαρτησία

Στατιστική Συμπερασματολογία

ΔΙΑΣΤΗΜΑΤΑ ΕΜΠΙΣΤΟΣΥΝΗΣ ΓΙΑ AΝΑΛΟΓΙΕΣ

Αναγνώριση Προτύπων (Pattern Recognition) Εκτίµηση Παραµέτρων (Parameter Estimation) Π. Τσακαλίδης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Ασκήσεις μελέτης της 16 ης διάλεξης

HMY 799 1: Αναγνώριση Συστημάτων

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ

Σ ΤΑΤ Ι Σ Τ Ι Κ Η ΤΜΗΜΑ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

ΘΕΩΡΙΑ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ 3 ο ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΣΚΗΣΕΩΝ

Η ΜΠΕΫΖΙΑΝΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΣΤΗΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ Η ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΚΛΑΣΣΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑ

Δειγματοληψία. Πρέπει να γνωρίζουμε πως πήραμε το δείγμα Το πλήθος n ij των παρατηρήσεων σε κάθε κελί είναι τ.μ. με μ ij συμβολίζουμε την μέση τιμή:

Στατιστική Ι-Θεωρητικές Κατανομές ΙΙ

Εφαρμοσμένη Στατιστική

Εισαγωγή στη θεωρία ακραίων τιμών

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις - 4

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Θεωρία Ρυθμού Παραμόρφωσης

Συνδυαστική Βελτιστοποίηση Εισαγωγή στον γραμμικό προγραμματισμό (ΓΠ)

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ 7. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Εισαγωγικές Έννοιες 13

Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Ακαδ. Έτος Τμήμα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής. Παρασκευάς Τσανταρλιώτης Α.Μ. 318

Στατιστική Συμπερασματολογία

Μέρος IV. Πολυδιάστατες τυχαίες μεταβλητές. Πιθανότητες & Στατιστική 2017 Τμήμα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής, Παν. Ιωαννίνων Δ15 ( 1 )

P(200 X 232) = =

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΤΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ. Κεφάλαιο 8. Συνεχείς Κατανομές Πιθανοτήτων Η Κανονική Κατανομή

Αναγνώριση Προτύπων (Pattern Recognition) Μπεϋζιανή Θεωρία Αποφάσεων (Bayesian Decision Theory) Π. Τσακαλίδης

ΔΙΑΣΤΗΜΑΤΑ ΕΜΠΙΣΤΟΣΥΝΗΣ

Σ ΤΑΤ Ι Σ Τ Ι Κ Η. Statisticum collegium iv

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ 13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑΣ 19

. Τι πρακτική αξία έχουν αυτές οι πιθανότητες; (5 Μονάδες)

Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου

Ανασκόπηση θεωρίας ελαχίστων τετραγώνων και βέλτιστης εκτίμησης παραμέτρων

Στατιστική Περιγραφή Φυσικού Μεγέθους - Πιθανότητες

Bayesian statistics. DS GA 1002 Probability and Statistics for Data Science.

ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΗΣ. Επικ. Καθ. Στέλιος Ζήμερας. Τμήμα Μαθηματικών Κατεύθυνση Στατιστικής και Αναλογιστικά Χρηματοοικονομικά Μαθηματικά

ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΗΣ. Επικ. Καθ. Στέλιος Ζήμερας. Τμήμα Μαθηματικών Κατεύθυνση Στατιστικής και Αναλογιστικά Χρηματοοικονομικά Μαθηματικά

(p 1) (p m) (m 1) (p 1)

X = = 81 9 = 9

ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΠΑΛΙΝΔΡΟΜΙΣΗ

Ανάλυση Δεδομένων με χρήση του Στατιστικού Πακέτου R

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΙΡΑΙΩΣ ΤΜΗΜΑ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΑΣΦΑΛΙΣΤΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ Εξετάσεις περιόδου στο μάθημα ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΑΛΙΝΔΡΟΜΗΣΗΣ

Transcript:

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων Διάλεξη 6 Κατανομές πιθανότητας και εκτίμηση παραμέτρων Κατανομές πιθανότητας και εκτίμηση παραμέτρων κανονικές τυχαίες μεταβλητές

Εκτίμηση παραμέτρων δυαδικές τυχαίες μεταβλητές ML estimation Bayesian estimation Conjugate prior for μ p( μ D) p( D μ) p( μ) Posterior density =

Εκτίμηση παραμέτρων δυαδικές τυχαίες μεταβλητές Sequential learning

Περιορισμοί της κανονικής Η κανονική κατανομή συνέχεια κατανομής: Παρουσιάζει ένα μέγιστο (unimodal) περιοριστικό για δδ δεδομένα που μπορεί να έχουν πολλαπλά τοπικά μέγιστα (multimodal) Λύση: μείξη κανονικών κατανομών (Gaussian mixtures) Ο πίνακας συνδιακύμανσης περιέχει D(D+1)/2 στοιχεία στη γενική περίπτωση (+ D στοιχεία το διάνυσμα μ) πιθανό πρόβλημα για προβλήματα με μεγάλο D

Η κανονική κατανομή συνέχεια Αν η συνδυασμένη κατανομή των x a, x b είναι κανονική, δηλ. για x=(x a, x b ) Τ ισχύει: όπου τότε: H υπό συνθήκη κατανομή πιθανότητας p(x a x b ) είναι κανονική: και η περιθωριακή κατανομή p(x a ) είναι επίσης κανονική:

Η κανονική κατανομή συνέχεια

Εκτίμηση ML για την κανονική κατανομή Είδαμε ότι για τη μονοδιάστατη κανονική κατανομή (i.i.d. data ) Ν(μ,σ 2 ) οι εκτιμήσεις μέγιστης πιθανοφάνειας για τα μ,σ 2 είναι: Επαρκείς στατιστικές παράμετροι: Όπως και στη μονοδιάστατη περίπτωση μεγιστοποιούμε ως προς μ, Σ: και:

Εκτίμηση ML για την κανονική κατανομή Για την πολυμεταβλητή κανονική κατανομή έχουμε (i.i.d. data ) Επαρκείς στατιστικές παράμετροι: Όπως και στη μονοδιάστατη περίπτωση μεγιστοποιούμε ως προς μ, Σ: και:

Εκτίμηση ML για την κανονική κατανομή Υποθέτοντας ότι τα δεδομένα προέρχονται από κανονική κατανομή Ν(μ,Σ): οπότε για αμερόληπτη εκτίμηση μπορούμε να πάρουμε:

Μπεϋζιανή εκτίμηση για την κανονική κατανομή Έστω η μονοδιάστατη κανονική κατανομή Ν(μ,σ 2 ). Υποθέτουμε ότι η διασπορά είναι γνωστή και θέλουμε να εκτιμήσουμε κατά Bayes τη μέση τιμή μ από ένα σύνολο παρατηρήσεων (i.i.d.) Όπως και πριν, η συνάρτηση πιθανοφάνειας (likelihood) είναι Χρειαζόμαστε την εκ των προτέρων κατανομή για το μ Σημείωση: Η παραπάνω κατανομή δεν είναι κανονικοποιημένη ως προς μ αλλά έχει τη μορφή κανονικής κατανομής ως προς μ Άρα για την περίπτωσή μας η συζυγής a prior κατανομή θα είναι κανονική ως προς μ

Μπεϋζιανή εκτίμηση για την κανονική κατανομή Εκ των υστέρων κατανομή: Τελικά: όπου Η Μπεϋζιανή εκτίμηση της μέσης τιμής είναι μεταξύ της εκτίμησης ML και της a priori μέσης τιμής. Τι γίνεται όσο μεγαλώνει το Ν? Για Ν=0 μ N =μ 0 Για Ν > μ N =μ ML Όσο αυξάνει το Ν, η ακρίβεια της εκ των υστέρων κατανομής μεγαλώνει (η κατανομή γίνεται πιο «στενή»)

Μπεϋζιανή εκτίμηση για τη μέση τιμή κανονικής κατανομής

Μπεϋζιανή εκτίμηση για την κανονική κατανομή Έστω τώρα ότι η μέση τιμή μ είναι γνωστή και η διασπορά σ 2 είναι άγνωστη. Η πιθανοφάνεια σε συνάρτηση με την ακρίβεια λ=1/σ 2 είναι: Θέλουμε συζυγή εκ των προτέρων κατανομή p(λ): Gamma distribution (συνήθης κατανομή για χρόνους αναμονής) λ,, a,, b>0

Μπεϋζιανή εκτίμηση για την κανονική κατανομή Posterior density: H κατανομή αυτή είναι με παραμέτρους: Άρα η παρατήρηση Ν σημείων αλλάζει τις παραμέτρους της εκ των προτέρων Άρα η παρατήρηση Ν σημείων αλλάζει τις παραμέτρους της εκ των προτέρων κατανομής. Μπορεί να θεωρήσει κάποιος ότι η εκ των προτέρων κατανομή αντιστοιχεί σε κάποιες «εικονικές» παρατηρήσεις, πχ για το α Ν η εκ των προτέρων κατανομή αντιστοιχεί σε 2α 0 παρατηρήσεις 0

Μπεϋζιανή εκτίμηση για την κανονική κατανομή Τι συμβαίνει όταν οι παράμετροι μ,σ 2 (ή ισοδύναμα, λ) είναι και οι δύο άγνωστες? Conjugate prior? Gaussian gamma distribution Quadratic in μ Linear in λ Gamma distribution over λ Independent of μ Για την πολυμεταβλητή κανονική κατανομή: ανάλογη διαδικασία πχ για άγνωστο μ > p(μ): normal, για άγνωστο Λ (=Σ 1 ) > p(λ): Wishart κλπ

Gaussian mixtures Τι συμβαίνει όταν οι παράμετροι μ,σ 2 (ή ισοδύναμα, λ) είναι και οι δύο άγνωστες? Conjugate prior? Gaussian gamma distribution Quadratic in μ Linear in λ Gamma distribution over λ Independent of μ Για την πολυμεταβλητή κανονική κατανομή: ανάλογη διαδικασία πχ για άγνωστο μ > p(μ): normal, για άγνωστο Λ (=Σ 1 ) > p(λ): Wishart κλπ