馬爾科夫過程

起初看馬爾科夫過程是想找一些方法解決現(xiàn)有實驗中的一個問題,但考察下來感覺不適合,但也把學習的東西記下來。

馬爾科夫過程指的是一類隨機過程,該過程具有如下特性:在已知目前狀態(tài) (現(xiàn)在)的條件下,它未來的演變 (將來)不依賴于它以往的演變 ( 過去 ) 。在現(xiàn)實世界中,有很多過程都屬于馬爾可夫過程,例如布朗運動、謠言傳播、游樂園游玩人數(shù)等?;▍仓械囊恢幻鄯涞牟擅圻^程是馬爾可夫過程的一個形象化的例子。蜜蜂依照它瞬間的念頭從一朵花上飛到另一朵花上采蜜,因為蜜蜂是沒有記憶的,當現(xiàn)在所處的花朵位置已知時,它將來飛往何處和它以往呆過的花朵都無關。如果用X0,X1,X2,…分別表示蜜蜂剛開始采蜜的花朵以及將來去的采蜜的花朵,那么{Xt,t≥0} 就是一個馬爾可夫過程。而Xt+1發(fā)生的概率只與Xt有關。由此,我們可以得出馬爾科夫過程的公式:

馬爾科夫過程的公式

讓我們用天氣的預測來進一步解釋馬爾科夫過程的實際應用。假設天氣的狀態(tài)有三種:晴天,陰天,雨天。而氣象學家和統(tǒng)計學家合力計算出來一個狀態(tài)轉換矩陣M,供預測天氣使用。這個矩陣表面,如果今天是陰天的話,明天還是陰天的概率是0.125。

天氣的狀態(tài)轉換矩陣M

我們暫且相信這個狀態(tài)轉換矩陣是相對正確的。那么,問題來了,假設今天是晴天,后天是雨天的概率是多少呢?如果我們假設天氣的狀態(tài)都只依賴于前一天的狀態(tài),即馬爾科夫假設,這樣就可以簡化天氣預測問題。我們可以定義今天的天氣狀態(tài)向量為X0=[ 1,0,0 ] (晴天)。那么X2=X0MM(X2=X1M,X1=X0M)。

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