概率图(probabilistic graphical model)/贝叶斯网络(Bayesian network)/马尔可夫模型(Markov Model)/条件随机场 等理解解释

1. 概率图模型
结合概率论与图论知识，使用图（Graph）来表示与模型相关的变量的联合概率分布。其中节点表示相关变量，边用于描述随机变量的依赖或相关性。

概率图模型分为贝叶斯网络（Bayesian Network） 和马尔可夫（Markov Network） 两大类。

1.1 贝叶斯网络
贝叶斯网络又称信念网络（Belief Network），或有向无环图模型 （directed acyclic graphical model）。

其中节点表示随机变量X1, X2, …, Xn。他们既可以是可观察到的变量，也可以是隐变量或未知参数等。认为其有因果关系（非条件独立）的变量则用箭头来连接。单箭头所连接的两个节点，一个为“因（parents）”，另一个为**“果（children）”，而边的值表示两个节点的条件概率值**，即P(H|E)。

1.2 马尔可夫网络
若这个图退化成线性链的方式，则得到马尔可夫模型。因为每个节点（随机变量）可视为各个时刻（或空间）的相关变化，以随机过程的视角，则可以看成是马尔可夫过程。若网络为无向图，则可称为马尔可夫随机场或马尔可夫网络。如果在给定条件下，则得到条件随机场。

• 马尔可夫过程
  马尔可夫过程是一类随机过程，改过程具有如下特征：在已知目前状态（条件）下，它未来的演变（将来）不依赖雨它以往的演变（过去）。

• 马尔可夫网络、
  设X=（x1， x2， xn）和Y=（y1，y2，yn）都是联合随机变量，若随机变量Y构成的无向图G=（V，E）表示的马尔可夫随机场，则条件概率分布P（Y｜X）称为条件随机场。
  
  一个通俗的例子

  假设你有许多小明同学一天内不同时段的照片，从小明提裤子起床到脱裤子睡觉各个时间段都有（小明是照片控！）。现在的任务是对这些照片进行分类。比如有的照片是吃饭，那就给它打上吃饭的标签；有的照片是跑步时拍的，那就打上跑步的标签；有的照片是开会时拍的，那就打上开会的标签。问题来了，你准备怎么干？

  一个简单直观的办法就是，不管这些照片之间的时间顺序，想办法训练出一个多元分类器。就是用一些打好标签的照片作为训练数据，训练出一个模型，直接根据照片的特征来分类。例如，如果照片是早上6:00拍的，且画面是黑暗的，那就给它打上睡觉的标签;如果照片上有车，那就给它打上开车的标签。

  乍一看可以！但实际上，由于我们忽略了这些照片之间的时间顺序这一重要信息，我们的分类器会有缺陷的。举个例子，假如有一张小明闭着嘴的照片，怎么分类？显然难以直接判断，需要参考闭嘴之前的照片，如果之前的照片显示小明在吃饭，那这个闭嘴的照片很可能是小明在咀嚼食物准备下咽，可以给它打上吃饭的标签；如果之前的照片显示小明在唱歌，那这个闭嘴的照片很可能是小明唱歌瞬间的抓拍，可以给它打上唱歌的标签。

  所以，为了让我们的分类器能够有更好的表现，在为一张照片分类时，我们必须将与它 相邻的照片的标签信息考虑进来。这——就是条件随机场(CRF)大显身手的地方！ 这就有点类似于词性标注了，只不过把照片换成了句子而已，本质上是一样的。