Аппроксимация Лапласа (пример)

Материал из MachineLearning.

(Различия между версиями)
Перейти к: навигация, поиск
(Пример 1)
(Сэмплирование)
Строка 8: Строка 8:
для которых тяжело делать выборку непосредственно из распределения ''p(z)''. Однако, можно подсчитать значение ''p(z)'' в любой точке ''z''. Один из наиболее простых методов подсчета математического ожидаия – разбить ось ''z'' на равномерную сетку и подсчитать интеграл как сумму
для которых тяжело делать выборку непосредственно из распределения ''p(z)''. Однако, можно подсчитать значение ''p(z)'' в любой точке ''z''. Один из наиболее простых методов подсчета математического ожидаия – разбить ось ''z'' на равномерную сетку и подсчитать интеграл как сумму
<center> <tex>E[f]</tex> ≅<tex>\sum_{l=1}^{L} f(z^{(l)})p(z^{(l)}) dz</tex></center>
<center> <tex>E[f]</tex> ≅<tex>\sum_{l=1}^{L} f(z^{(l)})p(z^{(l)}) dz</tex></center>
-
Существует несколько методов сэмплирования для создания выборки длинны ''L'' <ref>{{Bishop, C. Pattern Recognition And Machine Learning. Springer. 2006.}}</ref>.
+
Существует несколько методов сэмплирования для создания выборки длинны ''L'' <ref>Bishop, C. Pattern Recognition And Machine Learning. Springer. 2006.</ref>.
==Постановка задачи==
==Постановка задачи==

Версия 21:25, 22 ноября 2010

Аппроксимация Лапласа - способ оценки параметров нахождения нормального распределения при апроксимации заданой плотности вероятности.

Содержание

Сэмплирование

Сэмплирование – метод выбора подмножества наблюдаемых величин из данного множества, для дальнейшего его анализа. Одно из основных приминений методов сэмплирования заключается в оценке математического ожидания сложных вероятностных распределений:

E[f]=\int f(z)p(z) dz

для которых тяжело делать выборку непосредственно из распределения p(z). Однако, можно подсчитать значение p(z) в любой точке z. Один из наиболее простых методов подсчета математического ожидаия – разбить ось z на равномерную сетку и подсчитать интеграл как сумму

E[f]\sum_{l=1}^{L} f(z^{(l)})p(z^{(l)}) dz

Существует несколько методов сэмплирования для создания выборки длинны L [1].

Постановка задачи

Задана выборка — множество X^N=\{{x}_1,\ldots,{x}_N|x\in\R^M\} значений свободных переменных и множество \{y_1,\ldots, y_N| y\in\R\} соответствующих им значений зависимой переменной. Необходимо для выбранной регрессионной модели f(\mathbf{w},\mathbf{x})

  1. показать зависимость среднеквадратичной ошибки от значений параметров модели: SSE=SSE(w);
  2. построить график и сделать апроксимацию Лапласа для нее;
  3. найти расстояния между получеными зависимостями, используя расстояние Кульбака - Лейблера.

Описание алгоритма

Расстояние Кульбака - Лейблера:

D_{kl}(p,q)=\sum\limits_{x\in \mathcal{X}} p(x) \ln \frac{p(x)}{q(x)}

Вычислительный эксперимент

Обозначим плоность распределения SSE как  p_{SSE}, а его апроксимация лапласса  p_{lap}

Пример 1

Задуманная функция y=x + sin3x. Берем линейную регрессионную модель с двумя параметрами: y(x)=w_1+w_2x. Используя метод наименьших квадратов находим оптимальное значение w_1_{opt} и w_2_{opt} (при которых SSE минимально).

При фиксированном w_1=w_1_{opt} задаем различные значение w_2 (500 случайных значений на отрезке [-1;2]) и строим зависимость:

D_{kl}(p_{SSE},p_{lap})=0.0085.

Повторим эксперимент, только теперь варируем сразу оба параметра w_1 и w_2:

Рис. 1. Зависимость  от  и
Рис. 1. Зависимость - SSE от w_1 и w_2
Рис. 2. Зависимость  от  и . Ось log(p) направлена вверх
Рис. 2. Зависимость - SSE от w_1 и w_2. Ось log(p) направлена вверх

апроксимация Лапласса:

Laplace approximation
Laplace approximation

D_{kl}(p_{SSE},p_{lap})=1.2481

На рис.2 наблюдается зависимость между коэффициентами w_1 и w_2. Следовательно, ковариационная матрица cov(w_1,w_2) не будет диагональной.

Смотри также

Литература

  • Bishop, C. Pattern Recognition And Machine Learning. Springer. 2006.



Данная статья является непроверенным учебным заданием.
Студент: Евгений Зайцев
Преподаватель: В.В.Стрижов
Срок: 24 декабря 2010

До указанного срока статья не должна редактироваться другими участниками проекта MachineLearning.ru. По его окончании любой участник вправе исправить данную статью по своему усмотрению и удалить данное предупреждение, выводимое с помощью шаблона {{Задание}}.

См. также методические указания по использованию Ресурса MachineLearning.ru в учебном процессе.

Личные инструменты