k-means 與高斯混合模型:沒有標籤時怎麼分群|Stanford CS229 第 9 堂
第 9 堂從 k-means 的「指派、取平均」兩步出發,說明它為何一定停下來卻只保證到局部最佳;接著把硬指派換成機率,得到高斯混合模型與 EM 的 E-step(貝氏定理)和 M-step(加權平均)。最後用 Jensen 不等式畫出 EM 的圖像:每一輪造一條貼著 log-likelihood 的下界再爬到頂,完整推導留到第 10 堂。
第 9 堂從 k-means 的「指派、取平均」兩步出發,說明它為何一定停下來卻只保證到局部最佳;接著把硬指派換成機率,得到高斯混合模型與 EM 的 E-step(貝氏定理)和 M-step(加權平均)。最後用 Jensen 不等式畫出 EM 的圖像:每一輪造一條貼著 log-likelihood 的下界再爬到頂,完整推導留到第 10 堂。
前半堂用 Jensen 不等式替對數概似造出下界 ELBO,把 Q 取成後驗機率讓下界在目前參數緊貼,推出每一輪 EM 都不會讓概似下降,套回高斯混合就得到上一堂的加權平均公式。後半堂把 PCA 寫成在單位向量上最大化 uᵀΣu,答案是共變異數矩陣最大特徵值對應的特徵向量。