隐马尔可夫模型,最大熵马尔可夫模型和条件随机场的区别与联系
隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model,HMM),最大熵马尔可夫模型(Maximum Entropy Markov Model,MEMM)以及条件随机场(Conditional Random Field,CRF)是序列标注中最常用也是最基本的三个模型。HMM首先出现,MEMM其次,CRF最后。三个算法主要思想如下:
•HMM模型是对转移概率和表现概率直接建模,统计共现概率。
•MEMM模型是对转移概率和表现概率建立联合概率,统计时统计的是条件概率,但MEMM容易陷入局部最优,是因为MEMM只在局部做归一化。
•CRF模型中,统计了全局概率,在 做归一化时,考虑了数据在全局的分布,而不是仅仅在局部归一化,这样就解决了MEMM中的标记偏置(label bias)的问题。
当前,最后出现的CRF在多项任务上达到了统治级的表现,所以如果重头搞应用的话,大家可以首选CRF。本质上,CRF有以下三个优点:
•CRF没有HMM那样严格的独立性假设条件,因而可以容纳任意的上下文信息。特征设计灵活(与ME一样) ————与HMM比较
•同时,由于CRF计算全局最优输出节点的条件概率,它还克服了最大熵马尔可夫模型标记偏置(Label-bias)的缺点。 ————与MEMM比较
•CRF是在给定需要标记的观察序列的条件下,计算整个标记序列的联合概率分布,而不是在给定当前状态条件下,定义下一个状态的状态分布。
凡事都有两面,正由于这些优点,CRF需要训练的参数更多,与MEMM和HMM相比,它存在训练代价大、复杂度高的缺点。
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