1. 說明
最大似然估計(Maximum Likelihood Estimation, ML)是一種在給定觀察資料情況下,來評估模型參數的演算法。它屬於一種統計方法,用來求一個樣本集的相關機率密度函數的參數。
例如:
統計全校人口的身高,我們已知身高服從常態分佈(模型已定),但是分布均值與方差未知(參數未知)。 1.1 演算法概念:
“”模型已定,參數未知“”
給定:模型(參數全部或者部分未知),樣本集。
估計:模型的未知參數。 1.2 核心思想:
我們所估計的模型參數,要使得產生這個給定樣本的可能性最大。 1.3 演算法前提(必須滿足):
假設所有的採樣都服從獨立同分布(Independent and identically distributed, i.i.d.)。
例如上面例子中,假設我們準備隨機抽取50個樣本,即學生,來測量身高作為樣本集。這裡樣本抽取就要滿足獨立隨機的概念。 2. 似然定義 2.1 似然函數:
在最大似然估計中,我們試圖在給定模型下,找到最佳的參數,使得這組樣本出現的可能性最大。似然函數定義如下:
L(θ|x1,x2,...,xn)=f(x1,...xn|θ)=f(x1|θ)⋅f(x2|θ)⋅...⋅f(xn|θ). L(\theta |x_1,x_2,...,x_n) = f(x_1,...x_n|\theta)=f(x_1|\theta)\cdot f(x_2|\theta)\cdot ... \cdot f(x_n|\theta).
其中:
x1,...,xn x_1,...,x_n 為獨立同分布的樣本採樣,即資料集; f f為所用模型; θ \theta為模型參數,待求。
似然函數是用來衡量從模型中產生這組樣本的機率,所以怎樣羅列似然函數的核心是,式子能表達出樣本出現情況的機率,並且包含模型未知參數。當然,我這話說的有點像廢話,實際中自己尋找羅列似然函數還是要下很大功夫的,需要找到問題機率式羅列的本質。
2.2 對數似然:
lnL(θ|x1,...,xn)=∑i=1nlnf(xi|θ) ln L(\theta |x_1,...,x_n)=\sum_{i=1}^n ln f(x_i|\theta)
但是實際應用當中,很少以模型函數式表達,多數以機率形式定義。如下:
lnL(θ|x1,...xn)=∏i=1nP(xi;θ) ln L(\theta |x_1,...x_n)=\prod_{i=1}^n P(x_i;\theta )
平均對數似然則為:
l^=1n