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生成模型和判别模型的区别

生成模型和判别模型的区别

作者: 半大人 | 来源:发表于2019-09-29 17:22 被阅读0次

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    先上结论
    公式上看
    生成模型: 学习时先得到 P(x,y)P(x,y),继而得到 P(y|x)P(y|x)。预测时应用最大后验概率法(MAP)得到预测类别 yy。
    判别模型: 直接学习得到P(y|x)P(y|x),利用MAP得到 yy。或者直接学得一个映射函数 y=f(x)y=f(x)。

    直观上看
    生成模型: 关注数据是如何生成的
    判别模型: 关注类别之间的差别

    先直观理解
    我们先从直观上来理解一下:

    生成模型: 源头导向。尝试去找到底这个数据是怎么产生的,然后再对一个信号进行分类。基于你学习到的生成假设,判断哪个类别最有可能产生这个信号,这个信号就属于那个类别。
    判别模型: 差别导向。并不关心数据是怎么生成的,它只关心信号之间的差别,然后用差别来简单对给定的一个信号进行分类。
    举个例子
    借用一下这位老兄的例子:

    假如你的任务是识别一个语音属于哪种语言。例如对面一个人走过来,和你说了一句话,你需要识别出她说的到底是汉语、英语还是法语等。那么你可以有两种方法达到这个目的:

    学习每一种语言,你花了大量精力把汉语、英语和法语等都学会了,我指的学会是你知道什么样的语音对应什么样的语言。然后再有人过来对你说,你就可以知道他说的是什么语音.
    不去学习每一种语言,你只学习这些语言之间的差别,然后再判断(分类)。意思是指我学会了汉语和英语等语言的发音是有差别的,我学会这种差别就好了。
    那么第一种方法就是生成方法,第二种方法是判别方法。

    再深入理解
    监督学习的任务:学习一个模型,应用这一模型,对给定的输入预测相应的输出。
    这一模型的一般形式为一个决策函数或者条件概率分布:

    1. 决策函数
      y=f(x)
      y=f(x)
      直接得到 输入 xx 到 输出 yy(某个类别)的映射函数。(例如神经网络和SVM等属于这种)

    2. 条件概率分布
      P(y|x)
      P(y|x)
      预测时用 最大后验概率(MAP) y=argmaxyiP(yi|x)y=argmaxyiP(yi|x)的方法决定输出类别 yy。(例如贝叶斯分类器就属于这种)

    监督学习方法又可以分为生成方法(generative approach)和判别方法(discriminative approach)。所学到的模型分别为生成模型(generative model)和判别模型(discriminative model)。

    生成模型
    先由数据学习联合概率分布P(x,y)P(x,y)和先验概率分布P(x)P(x),然后求出条件概率分布P(y|x)=P(x,y)/P(x)P(y|x)=P(x,y)/P(x)作为预测的模型,即得到生成模型:
    P(y|x)=P(x,y)P(x)
    P(y|x)=P(x,y)P(x)
    生成方法强调的是:通过得到 P(x,y)P(x,y),继而得到 P(y|x)P(y|x)。
    这样的方法之所以称为生成方法,是因为模型表示了给定输入 xx 产生输出 yy 的生成关系。这种方法一般建立在统计学和Bayes理论的基础之上。

    特点
    从统计的角度表示数据的分布情况,能够反映同类数据本身的相似度,但它不关心到底划分各类的那个分类边界在哪。
    生成方法能还原出联合概率分布,而判别方法不能
    生成方法的学习收敛速度更快、即当样本容量增加的时候,学到的模型可以更快地收敛于真实模型
    当存在隐变量时,仍可以用生成方法学习,此时判别方法不能用
    典型的生成模型
    朴素贝叶斯分类器
    马尔科夫模型
    高斯混合模型

    判别模型
    判别方法由数据直接学习决策函数f(x)f(x)或者条件概率分布P(y|x)P(y|x)作为预测的。判别模型利用正负例和分类标签,关注在判别模型的边缘分布。
    判别方法强调的是:对给定的输入xx,应该预测什么样的输出 yy 。

    特点
    判别方法寻找不同类别之间的最优分类面,反映的是异类数据之间的差异
    判别方法利用了训练数据的类别标识信息,直接学习的是条件概率P(Y|X)或者决策函数f(X),直接面对预测,往往学习的准确率更高;
    由于直接学习条件概率P(Y|X)或者决策函数f(X),可以对数据进行各种程度上的抽象、定义特征并使用特征,因此可以简化学习问题。
    缺点是不能反映训练数据本身的特性

    典型的判别模型
    k近邻法
    感知机
    决策树
    logistic回归
    最大熵模型
    SVM
    boosting方法
    条件随机场

    这里推荐一篇Andrew Ng讨论判别模型和生成模型的paper:
    On Dicriminative vs. Generative classfier: A comparison of logistic regression and naive Bayes

    References:
    《统计学习方法》 李航
    生成模型与判别模型
    ————————————————
    版权声明:本文为CSDN博主「Zhang_Raymond」的原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
    原文链接:https://blog.csdn.net/qq_20011607/article/details/81744614

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