混合动态贝叶斯网络(Hybrid DBNs)的推理技术与应用
1. 确定性搜索技术
在生成用于搜索可能性空间的粒子时,像粒子滤波这样的随机采样方法并非总是最佳选择。特别是当转移模型是离散且高度偏斜的,即某些后继状态的概率远高于其他状态时,随机采样后继状态很可能会生成许多相同的样本。这会极大地降低样本多样性,浪费计算资源,并导致对可能性空间的表示不佳。
在这种情况下,基于搜索的方法可能是更好的替代方案。其目标是找到一组涵盖高概率赋值的粒子,以便跟踪系统中最可能的轨迹。这些技术常用于语音识别等应用中,在语音识别里,音素之间甚至单词之间的转换通常受到高度限制,大多数转换的概率接近 0。此时,问题常被表述为寻找系统中概率最高的单一轨迹。在隐马尔可夫模型(HMM)的背景下,这种精确求解可以通过运行变量消除算法来实现,该算法在 HMM 中被称为维特比算法。
然而,在许多情况下,用于语音识别的 HMM 可能无法完全装入内存。而且,如果任务是连续语音识别,序列没有自然的结束点。在这些情况下,我们通常会采用更节省内存的近似技术,其中常用的是束搜索(beam search),它的优点是可以在获取数据序列时以在线方式应用。
确定性搜索在时间模型中常与塌缩粒子结合使用,将对部分变量的搜索与对其他变量的边缘化相结合。这种方法为边际最大后验概率(marginal MAP)问题提供了近似解决方案,在语音识别问题中,边际 MAP 问题的目标是在对音素和子音素的可能序列进行边缘化后,找到最可能的单词序列。束搜索等方法也可适用于边际 MAP 问题。
2. 混合动态贝叶斯网络(Hybrid DBNs)
之前我们主要关注离散模型中的推理。但许多(甚至可能是
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