K-L散度

K-L散度
从下面这个问题出发思考K-L散度。

假设我们是一群太空科学家,经过遥远的旅行,来到了一颗新发现的星球。在这个星球上,生存着一种长有牙齿的蠕虫,引起了我们的研究兴趣。我们发现这种蠕虫生有10颗牙齿,但是因为不注意口腔卫生,又喜欢嚼东西,许多蠕虫会掉牙。收集大量样本之后,我们得到关于蠕虫牙齿数量的经验分布,如下图所示.

K-L散度
这些数据很有价值,但是也有点问题。我们距离地球????太远了,把这些概率分布数据发送回地球过于昂贵。还好我们是一群聪明的科学家,用一个只有一两个参数的简单模型来近似原始数据会减小数据传送量最简单的近似模型是均分布,因为蠕虫牙齿不会超过10颗,所以有11个可能值,那蠕虫的牙齿数量概率都为 1/11。分布图如下:
K-L散度
K-L散度
二项分布见链接
K-L散度
对比一下原始数据,可以看出均分布和二项分布都不能完全描述原始分布。
K-L散度
可是,我们不禁要问,哪一种分布更加接近原始分布呢?
已经有许多度量误差的方式存在,但是我们所要考虑的是减小发送的信息量。上面讨论的均分布和二项式分布都把问题规约到只需要两个参数,牙齿数量和概率值(均分布只需要牙齿数量即可)。那么哪个分布保留了更多的原始数据分布的信息呢?这个时候就需要K-L散度登场了。

数据的熵

K-L散度

K-L散度度量信息损失

K-L散度
K-L散度

对比两种分布

K-L散度

散度并非距离

K-L散度
NLPer了解这么多就够了。
再总结一下:
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