Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Features
Speaker Deck
PRO
Sign in
Sign up for free
Search
Search
ベイズ推論による機械学習入門 4章前半
Search
Takahiro Kawashima
October 01, 2018
Science
670
0
Share
Embed
Copy iframe code
Copy JS code
Copy link
Start on current slide
ベイズ推論による機械学習入門 4章前半
某所での輪読用資料
須山敦志『ベイズ推論による機械学習入門』4.1節〜4.3節
Takahiro Kawashima
October 01, 2018
More Decks by Takahiro Kawashima
See All by Takahiro Kawashima
論文紹介:HalluCitation Matters
wasyro
0
130
引力・斥力を制御可能なランダム部分集合の確率分布
wasyro
0
430
集合間Bregmanダイバージェンスと置換不変NNによるその学習
wasyro
0
370
論文紹介:Precise Expressions for Random Projections
wasyro
1
650
ガウス過程入門
wasyro
0
1.1k
論文紹介:Inter-domain Gaussian Processes
wasyro
0
210
論文紹介:Proximity Variational Inference (近接性変分推論)
wasyro
0
410
機械学習のための行列式点過程:概説
wasyro
0
2.2k
SOLVE-GP: ガウス過程の新しいスパース変分推論法
wasyro
1
1.6k
Other Decks in Science
See All in Science
データベース01: データベースを使わない世界
trycycle
PRO
1
1.4k
水耕栽培:古代の知恵から宇宙農業まで
grow_design_lab
0
180
「遂行理論の未来」(松島斉教授最終講義記念セッションの発表資料)
shunyanoda
0
950
データベース15: ビッグデータ時代のデータベース
trycycle
PRO
1
520
生成AIが科学とRAにもたらしていること:メタサイエンスの視点から
rmaruy
0
110
大黒市で発生した大規模インシデント の ポストモーテムから読み解く、 記憶媒体消去の大切さ
shucho0103
0
220
Inside the Mind of an LLM
baggiponte
0
210
データベース02: データベースの概念
trycycle
PRO
2
1.3k
サンプル対応のない複数遺伝子発現プロファイルに対するテンソル分解型統合解析の要約
tagtag
PRO
0
230
明治薬科大学講義_ビッグデータ解析を支えるデータベース技術とクラウドコンピューティング
ktatsuya
1
140
知能とはなにか -ヒトとAIのあいだ-
tagtag
PRO
0
100
[第67回 CV勉強会@関東] CV × Scientific Figures / kantoCV 67th CVPR 2026
lychee1223
0
160
Featured
See All Featured
HDC tutorial
michielstock
2
780
Beyond borders and beyond the search box: How to win the global "messy middle" with AI-driven SEO
davidcarrasco
3
200
The Psychology of Web Performance [Beyond Tellerrand 2023]
tammyeverts
49
3.5k
Money Talks: Using Revenue to Get Sh*t Done
nikkihalliwell
0
450
It's Worth the Effort
3n
188
29k
Producing Creativity
orderedlist
PRO
348
40k
RailsConf 2023
tenderlove
30
1.5k
How GitHub (no longer) Works
holman
316
150k
Making the Leap to Tech Lead
cromwellryan
135
10k
Learning to Love Humans: Emotional Interface Design
aarron
275
41k
Neural Spatial Audio Processing for Sound Field Analysis and Control
skoyamalab
0
400
How to train your dragon (web standard)
notwaldorf
97
6.7k
Transcript
ਢࢁຊ 4 ষલ ౡوେ October 1, 2018 ిؾ௨৴େֶ 4
࣍ 1. ࠞ߹Ϟσϧͱࣄޙͷਪ 2. ֬ͷۙࣅख๏ 3. ϙΞιϯࠞ߹Ϟσϧʹ͓͚Δਪ 2
ࠞ߹Ϟσϧͱࣄޙͷਪ
ࠞ߹Ϟσϧͷಈػ ෳͷͷ͋͠ΘͤͰΑΓෳࡶͳϞσϧΛ ˠࠞ߹Ϟσϧ ୯ҰͷΨεϞσϧͰઆ໌Ͱ͖ͳͦ͞͏ 3
ࠞ߹Ϟσϧͷσʔλੜաఔ Ϋϥελ K ط ੜσʔλ X = {x1, . .
. , xN } જࡏม (one-hot) S = {s1, . . . , sN } ࠞ߹ൺ π = (π1, . . . , πK)⊤ ֤Ϋϥελύϥϝʔλ Θ = (θ1, . . . , θK)⊤ 4
ࠞ߹Ϟσϧͷσʔλੜաఔ p(X, S, Θ, π) = p(X|S, Θ)p(S|π)p(Θ)p(π) = [
N ∏ n=1 p(xn|sn, Θ)p(sn|π) ] [ K ∏ k=1 p(θk) ] p(π) (4.5) sn ʹΧςΰϦΧϧɼͦͷύϥϝʔλ π ʹσΟϦΫϨͰ ڞࣄલ p(sn|π) = Cat(sn|π) (4.2) p(π) = Dir(π|α) (4.3) 5
ࠞ߹Ϟσϧͷࣄޙ ਪఆ͍ͨ͠ະมͷಉ࣌ࣄޙ p(S, Θ, π|X) = p(X, S, Θ, π)
p(X) (4.6) ͞ΒʹΫϥελΛਪఆ͢Δʹ p(S|X) = ∫∫ p(S, Θ, π|X)dΘdπ (4.7) ͷܭࢉ͕ඞཁ 6
ࠞ߹Ϟσϧͷࣄޙ ਖ਼نԽ߲ p(X) ΛཅʹಘΔʹ p(X) = ∑ S ∫∫ p(X,
S, Θ, π)dΘdπ = ∑ S p(X, S) (4.8) Λܭࢉ ੵڞࣄલΛ͑ղੳతʹධՁͰ͖Δ͕ʜʜ S ͷͯ͢ͷΈ߹Θͤʹର͢Δ͕ඞཁ ˠ MCMCɼมਪͳͲͰࣄޙΛۙࣅ 7
֬ͷۙࣅख๏
ΪϒεαϯϓϦϯά ѻ͍ͮΒ͍֬ p(z1, z2, z3) ͷ౷ܭྔΛಘ͍ͨ ˠ MCMC(Markov chain Monte
Carlo) Ͱ p(z1, z2, z3) ͔Βαϯϓ Ϧϯά ΪϒεαϯϓϦϯά ҎԼͷ full conditional ͔Β܁Γฦ͠αϯϓϦϯάͯ͠ p(z1, z2, z3) ͔ΒͷαϯϓϦϯάܥྻΛಘΔ z(i) 1 ∼ p(z1|z(i−1) 2 , z(i−1) 3 ) z(i) 2 ∼ p(z2|z(i) 1 , z(i−1) 3 ) (4.10) z(i) 3 ∼ p(z3|z(i) 1 , z(i) 2 ) 8
ΪϒεαϯϓϦϯά 2 ࣍ݩΨεʹରͯ͠ΪϒεαϯϓϦϯά (ਤ 4.4) ੨ઢɿਅͷɼઢɿαϯϓϧू߹͔Βಘͨۙࣅ 2 1 0 1
2 3 4 z1 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.5 1.0 z2 p(z) q(z) 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.5 1.0 z1 0.50 0.25 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 z2 p(z) q(z) มؒͷ૬͕ؔେ͖͍ͱո͘͠ͳΓ͕ͪ 9
ൃలख๏ 1ɿϒϩοΩϯάΪϒεαϯϓϦϯά ϒϩοΩϯάΪϒεαϯϓϦϯά z2, z3 ͷಉ࣌Λ༻͍ͯΪϒεαϯϓϦϯά z(i) 1 ∼ p(z1|z(i−1)
2 , z(i−1) 3 ) z(i) 2 , z(i) 3 ∼ p(z2, z3|z(i) 1 ) (4.11) • z2 ͱ z3 ͷ૬͕ؔڧͯ͘͏·͍͖͍͘͢ • p(z2, z3|z(i)) ͔ΒαϯϓϦϯά͍͢͠ඞཁ 10
ൃలख๏ 2ɿ่յܕΪϒεαϯϓϦϯά ่յܕΪϒεαϯϓϦϯά z3 ΛपลԽআڈޙɼp(z1, z2) ͔ΒΪϒεαϯϓϦϯά p(z1, z2) =
∫ p(z1, z2, z3)dz3 (4.12) z(i) 1 ∼ p(z1|z(i−1) 2 ) z(i) 2 ∼ p(z2|z(i) 1 ) (4.13) • ߴԽ͕ݟࠐΊΔ • पล͕ղੳతʹٻ·Δඞཁ • Γͷม͕αϯϓϦϯά͍͢͠ܗࣜͰ͋Δඞཁ 11
มਪ ֬ p(z1, z2, z3) Λѻ͍͍ۙ͢ࣅ q(z1, z2, z3) Ͱදݱ
ˠ KL ڑ࠷খԽ qopt.(z1, z2, z3) = arg min q KL[q(z1, z2, z3)∥p(z1, z2, z3)] (4.14) มਪ q ͷදݱೳྗΛݶఆͯ͠ KL ڑΛ࠷খԽ 12
มਪ ฏۉۙࣅ ֤֬มʹಠཱੑΛԾఆ p(z1, z2, z3) ≈ q(z1)q(z2)q(z3) (4.15) q(z1),
q(z2), q(z3) Λ KL ڑ͕খ͘͞ͳΔΑ͏ஞ࣍తʹमਖ਼ Notation ⟨·⟩q(z1)q(z2)q(z3) = ⟨·⟩1,2,3 13
มਪ q(z2), q(z3) Λॴ༩ͱͯ͠ q(z1) Λ࠷దԽ qopt.(z1) = arg min
q(z1) KL[q(z1)q(z2)q(z3)∥p(z1, z2, z3)] (4.16) KL[q(z1)q(z2)q(z3)∥p(z1, z2, z3)] = − ⟨ ln p(z1, z2, z3) q(z1)q(z2)q(z3) ⟩ 1,2,3 (4.18) = − ⟨⟨ ln p(z1, z2, z3) q(z1)q(z2)q(z3) ⟩ 2,3 ⟩ 1 (4.19) = − ⟨ ⟨ln p(z1, z2, z3)⟩2,3 − ⟨ln q(z1)⟩2,3 − ⟨ln q(z2)⟩2,3 − ⟨ln q(z3)⟩2,3 ⟩ 1 (4.20) 14
มਪ ⟨ln q(z1)⟩2,3 = ln q(z1)ɼq(z1) ͱແؔͳ෦Λఆʹཧ = − ⟨⟨ln
p(z1, z2, z3)⟩2,3 − ln q(z1)⟩ 1 + const. (4.21) = − ⟨ln [exp(⟨ln p(z1, z2, z3)⟩2,3)] − ln q(z1)⟩ 1 + const. = − ⟨ ln exp(⟨ln p(z1, z2, z3)⟩2,3) ln q(z1) ⟩ 1 + const. (4.22) = KL[q(z1)∥exp{⟨ln p(z1, z2, z3)⟩2,3}] + const. (4.23) ࠷ऴతʹࣜ (4.23) ͷ࠷খ ln q(z1) = ⟨ln p(z1, z2, z3)⟩q(z2)q(z3) + const. (4.24) ͰಘΒΕΔ (q(z2), q(z3) ʹ͍ͭͯಉ༷) 15
มਪ ฏۉۙࣅʹΑΔมਪ (ΞϧΰϦζϜ 4.1) q(z2), q(z3) ΛॳظԽ for i =
1, . . . , max iter do ln q(z1) = ⟨ln p(z1, z2, z3)⟩q(z2)q(z3) + const. ln q(z2) = ⟨ln p(z1, z2, z3)⟩q(z1)q(z3) + const. ln q(z3) = ⟨ln p(z1, z2, z3)⟩q(z1)q(z2) + const. end for ͏ͪΐ ͬͱ͔͍͜͠ऴྃ݅Λઃఆ͍ͨ͠ ˠͨͱ͑ ELBO(evidence lower bound) ΛධՁج४ʹ 16
มਪ ELBO(A.4, p.233) มਪʮपลͷԼݶʯͷ࠷େԽख๏ͱͯ͠ଊ͑ΒΕΔ Xɿ؍ଌσʔλɼZɿະ؍ଌม Z ∼ q(Z) ΛԾఆ ln
p(X) = ln ∫ p(X, Z)dZ = ln ∫ q(Z) p(X, Z) q(Z) dZ ≥ ∫ q(Z)ln p(X, Z) q(Z) dZ (Jensen ͷෆࣜ) =: L[q(Z)] (A.39) 17
มਪ ࢀߟɿJensen ͷෆࣜ ҙͷ “্ʹ” ತͳؔ fɼҙͷ֬ີؔ p ʹؔͯ͠ f
(∫ y(x)p(x)dx ) ≥ ∫ f(y(x))p(x)dx (A.40) 18
มਪ ELBO(A.4, p.233) पลͷԼݶ L[q(Z)] Λ q(Z) ͷ ELBO ͱΑͿ
ରपลͱ ELBO ͱͷࠩ q(Z) ͱ p(Z|X) ͱͷ KL ڑʹ ͍͠ KL[q(Z)∥p(Z|X)] = ∫ q(Z)ln q(Z) p(Z|X) dZ = ∫ q(Z)ln q(Z)p(X) p(X, Z) dZ = p(X) − ∫ q(Z)ln p(X, Z) q(Z) dZ = p(X) − L[q(Z)] (A.41) 19
มਪ ELBO(A.4, p.233) KL[q(Z)∥p(Z|X)] = p(X) − L[q(Z)] (A.41) ln
p(X) σʔλͱϞσϧॴ༩ͷͱఆ ˠ q(Z) ʹؔ͢Δ KL ڑ࠷খԽͱରपลͷԼݶ L[q(Z)] ͷ ࠷େԽՁ ELBO ͷมԽ͕ఆ ϵ ΑΓখ͘͞ͳͬͨͱ͖ʹมਪΞϧΰ ϦζϜΛࢭΊΔ 20
มਪ ߏԽมਪ ਅͷΛ෦తʹۙࣅؔʹղ p(z1, z2, z3) ≈ q(z1)q(z2, z3) (4.26)
21
มਪ (؆қ࣮ݧ) 2 ࣍ݩΨεʹมਪΛద༻ (ਤ 4.5) 1.0 0.5 0.0 0.5
0.50 0.25 0.00 0.25 0.50 1 of 10 0.5 0.0 0.5 0.50 0.25 0.00 0.25 0.50 2 of 10 0.5 0.0 0.5 0.50 0.25 0.00 0.25 0.50 3 of 10 0.5 0.0 0.5 0.50 0.25 0.00 0.25 0.50 4 of 10 0.5 0.0 0.5 0.50 0.25 0.00 0.25 0.50 5 of 10 0.5 0.0 0.5 0.50 0.25 0.00 0.25 0.50 6 of 10 0.5 0.0 0.5 0.50 0.25 0.00 0.25 0.50 7 of 10 0.5 0.0 0.5 0.50 0.25 0.00 0.25 0.50 8 of 10 0.5 0.0 0.5 0.50 0.25 0.00 0.25 0.50 9 of 10 0.5 0.0 0.5 0.50 0.25 0.00 0.25 0.50 10 of 10 ੨ઢɿਅͷ ઢɿۙࣅࣄޙ 22
มਪ (؆қ࣮ݧ) 2 ࣍ݩΨεʹมਪΛద༻ (ਤ 4.5) 2 4 6 8
10 iteration 0.46 0.48 0.50 0.52 0.54 KL divergence KL ڑ୯ௐݮগ 23
มਪ (؆қ࣮ݧ) 2 ࣍ݩΨεʹมਪΛద༻ (ਤ 4.5) • ͍ • ΠςϨʔγϣϯ͝ͱʹ
KL ڑ͕୯ௐݮগ • ڧ͍૬ؔΛଊ͑ΒΕͳ͍ 24
ϙΞιϯࠞ߹Ϟσϧʹ͓͚Δਪ
ϙΞιϯࠞ߹Ϟσϧ 1 ࣍ݩࢄඇෛσʔλͷΫϥελΛਪఆ (ਤ 4.6) 80 100 120 140 160
180 0 20 40 60 80 100 120 observation 25
ϙΞιϯࠞ߹Ϟσϧ p(xn|λk) = Poi(xn|λk) (4.27) ΑΓ p(xn|sn, λ) = K
∏ k=1 Poi(xn|λk)sn,k (4.28) λk ͷڞࣄલ p(λk) = Gamma(λk|a, b) (4.29) 26
ΪϒεαϯϓϦϯά ࠞ߹ͰજࡏมͱύϥϝʔλΛ͚ͯαϯϓϧ͢ΔͱΑ͍ S ∼ p(S|X, λ, π) (4.31) λ, π
∼ p(λ, π|X, S) (4.32) ม S ͷΈʹண p(S|X, λ, π) ∝ p(X|S, λ)p(S|π) = N ∏ n=1 p(xn|sn, λ)p(sn|π) (4.33) 27
ΪϒεαϯϓϦϯά p(xn|sn, λ), p(sn|π) ΛͦΕͧΕܭࢉ͢Δͱɼ࠷ऴతʹ sn ∼ Cat(sn|ηn ) (4.37)
ͨͩ͠ ηn,k ∼ exp{xnln λk − λk + ln πk} ( s.t. K ∑ k=1 ηn,k = 1 ) (4.38) ͕ಘΒΕΔ 28
ΪϒεαϯϓϦϯά p(λ, π|X, S) ∝ p(X, S, λ, π) =
p(X|S, λ)p(S|π)p(λ)p(π) (4.39) ˠ λ ͱ π ͷࣄޙಠཱ λ ʹؔͷ͋Δͱ͜Ζʹ͚ͩ p(λ|X, S) ∝ p(X|S, λ)p(λ) 29
ΪϒεαϯϓϦϯά ۩ମతʹܭࢉ͍ͯ͘͠ͱ λk ∼ Gam(λk|ˆ ak,ˆ bk) (4.41) ͨͩ͠ ˆ
ak = N ∑ n=1 sn,kxn + a ˆ bk = N ∑ n=1 sn,k + b (4.42) ͱͳΔ 30
ΪϒεαϯϓϦϯά π ʹؔͷ͋Δͱ͜Ζʹ͚ͩ p(π|X, S) ∝ p(S|π)p(π) ࠷ऴతʹ π ∼
Dir(π|ˆ α) (4.44) ͨͩ͠ ˆ αk = N ∑ n=1 sn,k + αk (4.45) 31
มਪ જࡏมͱύϥϝʔλʹղ (มϕΠζ EM ΞϧΰϦζϜ) p(S, λ, π|X) ≈ q(S)q(λ,
π) (4.46) มਪͷެࣜ ln q(z1) = ⟨ln p(z1, z2, z3)⟩q(z2)q(z3) + const. (4.24) Λ༻͍Δͱ q(S) ʹؔͯ͠ ln q(S) = ⟨ln p(X, S, λ, π)⟩q(λ,π) + const. = ⟨ln p(X|S, λ)p(S|π)p(λ)p(π)⟩q(λ,π) + const. = ⟨ln p(X|S, λ)⟩q(λ) + ⟨ln p(S|π)⟩q(π) + const. = [ N ∑ n=1 ⟨ln p(xn|sn, λ)⟩q(λ) + ⟨ln p(sn|π)⟩q(π) ] + const. (4.47) 32
มਪ (4.47) ࣜ૯ͷୈ 1 ߲ ⟨ln p(xn|sn, λ)⟩q(λ) = K
∑ k=1 ⟨sn,k ln Poi(xn|λk)⟩qk = K ∑ k=1 sn,k(xn⟨ln λk⟩ − ⟨λk⟩) + const. (4.48) ୈ 2 ߲ ⟨ln p(sn|π)⟩q(π) = ⟨ln Cat(sn|π)⟩q(π) = K ∑ k=1 sn,k⟨ln πk⟩ (4.49) 33
มਪ ࣜ (4.47),(4.48),(4.49) ͔Β ln q(sn) = ⟨ln p(xn|sn, λ)⟩q(λ)
+ ⟨ln p(sn|π)⟩q(π) + const. = K ∑ k=1 sn,k(xn⟨ln λk⟩ − ⟨λk⟩ + ⟨ln πk⟩ + const.) ͜͜Ͱ ln Cat(s|π) = ∑ K k=1 sn,k ln πk ΑΓ q(sn) = Cat(sn|ηn ) (4.50) ͨͩ͠ ηn,k ∝ exp{xn⟨ln λk⟩ − ⟨λk⟩ + ⟨ln πk⟩} ( s.t. K ∑ k=1 ηn,k = 1 ) (4.51) λ, π ͷظܭࢉҰ୴͋ͱ·Θ͠ 34
มਪ ଓ͍ͯύϥϝʔλͷۙࣅ ln q(λ, π) = ⟨ln p(X, S, λ,
π)⟩q(S) + const. = ⟨ln p(X|S, λ)⟩q(S) + ln p(λ) + ⟨ln p(S|π)⟩q(S) + ln p(π) + const. ΑΓɼλ, π ͕ಠཱʹղ͞Ε͍ͯΔ͜ͱ͕Θ͔Δ ˠ q(λ, π) ͷΘΓʹ q(λ), q(π) ΛͦΕͧΕٻΊΕΑ͍ 35
มਪ q(sn) ͷͱ͖ͱಉ༷ʹܭࢉ͍ͯ͘͠ͱɼ݁Ռͱͯ͠ q(λk) = Gam(λk|ˆ ak,ˆ bk) (4.54) ͨͩ͠
ˆ ak = N ∑ n=1 ⟨sn,k⟩xn + a ˆ bk = N ∑ n=1 ⟨sn,k⟩ + b (4.55) ͓Αͼ q(π) = Dir(π|ˆ α) (4.56) ͨͩ͠ ˆ αk = N ∑ n=1 ⟨sn,k⟩ + αk (4.57) ͕ಘΒΕΔ 36
มਪ ࣜ (4.57) ͷظ ⟨sn,k⟩ = ⟨sn,k⟩q(S) ɼ q(sn) =
Cat(sn|ηn ) (4.50) ΑΓɼ ⟨sn,k⟩q(S) = ηn,k 37
มਪ q(λk) = Gam(λk|ˆ ak,ˆ bk), q(π) = Dir(π|ˆ α)
͕Θ͔ͬͨͷͰɼ ͋ͱ·Θ͠ʹ͍ͯͨ͠ q(sn) ͷظ ⟨λ⟩, ⟨ln λ⟩, ⟨ln π⟩ Λܭࢉ ͜͜Ͱ Eλ∼Gam(λ|a,b) [λ] = a b (2.59) Eλ∼Gam(λ|a,b) [ln λ] = ψ(a) − ln b (2.60) Eπ∼Dir(π|α) [ln πk] = ψ(αk) − ψ ( K ∑ l=1 αk ) (2.52) ψ(x) σΟΨϯϚؔ ψ(x) = d dx ln Γ(x) (A.26) 38
มਪ ࣜ (2.59), (2.60), (2.52) Λ༻͍ΔͱɼٻΊ͍ͨظ ⟨λk⟩ = ˆ ak
ˆ bk (4.60) ⟨ln λk⟩ = ψ(ˆ ak) − ln ˆ bk (4.61) ⟨πk⟩ = ψ(ˆ αk) − ψ ( K ∑ l=1 ˆ αk ) (4.62) ͱಘΒΕΔ 39
่յܕΪϒεαϯϓϦϯά ࠞ߹Ϟσϧͷ่յܕΪϒεαϯϓϦϯάͰಉ͔࣌Βύϥ ϝʔλΛपลԽআڈ p(X, S) = ∫∫ p(X, S, λ,
π)dλdπ (4.63) ͋ͱ p(S|X) ͔ΒαϯϓϦϯάͰ͖ΕΑ͍͕ʜʜ 40
่յܕΪϒεαϯϓϦϯά पลԽલޙͷάϥϑΟΧϧϞσϧ (ਤ 4.7) sn ͕΄͔ͷશͯͷ S ͷཁૉͱґଘؔ (શάϥϑ) 41
่յܕΪϒεαϯϓϦϯά p(S|X) = p(X|S)p(S) ∑ S p(X|S)p(S) ΑΓɼp(S|X) ͔ΒαϯϓϦϯά͢ΔʹɼؔͷධՁ ʹ
KN ճͷܭࢉ͕ඞཁ ˠ S ͷ֤ཁૉʹΪϒεαϯϓϦϯάΛద༻ p(sn|X, S\n ) ∝ p(xn, X\n , sn, S\n ) (4.64) = p(xn|X\n , sn, S\n )p(X\n |sn, S\n ) × p(sn|S\n )p(S\n ) (4.65) ∝ p(xn|X\n , sn, S\n )p(sn|S\n ) (4.66) 42
่յܕΪϒεαϯϓϦϯά (4.66) ࣜӈଆ p(sn|S\n ) = ∫ p(sn|π)p(π|S\n )dπ (4.70)
= Cat(sn|η\n ) (4.74) η\n,k ∝ ∑ n′̸=n sn′,k + αk (4.75) α ࣄલ p(π) = Dir(π|α) ͷύϥϝʔλ 43
่յܕΪϒεαϯϓϦϯά (4.66) ࣜࠨଆ p(xn|X\n , sn, S\n ) = ∫
p(xn|sn, λ)p(λ|X\n , S\n )dλ (4.76) ͜Ε sn,k = 1 Ͱ͚݅Δͱղੳతʹ࣮ߦͰ͖ͯ p(xn|X\n , sn,k = 1, S\n ) = NB ( xn ˆ a\n,k , 1 ˆ b\n,k + 1 ) (4.81) ˆ a\n,k = ∑ n′̸=n sn′,kxn′ + ak (4.80) ˆ b\n,k = ∑ n′̸=n sn′,k + bk (4.81) ak, bk ࣄલ p(λk) = Gam(λk|ak, bk) ͷύϥϝʔλ 44
่յܕΪϒεαϯϓϦϯά ۩ମతͳ p(sn|S\n ) ͔ΒͷαϯϓϦϯάखॱ 1. sn ͷ࣮ݱͱͯ͠ (1, 0,
. . . , 0)⊤ ͔Β (0, 0, . . . , 1)⊤ Λ༻ҙ 2. ͦΕͧΕʹରͯ͠ p(sn|S\n ) = Cat(sn|η\n ) (4.74) p(xn|X\n , sn,k = 1, S\n ) = NB ( xn ˆ a\n,k , 1 ˆ b\n,k + 1 ) (4.81) ΛධՁ 3. ͜ͷ K ݸͷΛਖ਼نԽ͢Δͱɼp(sn|X) Λࣔ͢ΧςΰϦΧ ϧ͕ಘΒΕΔ 4. ಘΒΕͨ p(sn|X) ͔ΒαϯϓϦϯά 45
؆қ࣮ݧ 1 ࣍ݩࢄඇෛσʔλͷΫϥελਪఆ݁Ռ (มਪ) 80 100 120 140 160 180
0 20 40 60 80 100 120 observation 80 100 120 140 160 180 0 20 40 60 80 100 120 estimation ͱ੨ͷ 2 Ϋϥελʹ Ϋϥελॴଐ֬Λதؒ৭Ͱදݱ 46
؆қ࣮ݧ ELBO ͷऩଋ࣌ؒ (ਤ 4.10) ॎ࣠ɿELBOɼԣ࣠ (ର)ɿܭࢉ࣌ؒ [µs] 10 5
10 4 10 3 computation time( s) 5400 5200 5000 4800 4600 4400 ELBO VI GS CGS ؆୯ͳͳͷͰ࠷ऴతͳਫ਼ʹ͕ࠩͳ͍ 47
؆қ࣮ݧ େ·͔ͳͱͯ͠ • ͍ͷมਪ • ࠷ऴతʹਫ਼͕ྑ͍ͷ่յܕ GS • ่յܕ GS
ΠςϨʔγϣϯॳظ͔Βߴਫ਼ ΦεεϝɿͱΓ͋͑ͣ GS Λࢼ͠ɼਫ਼ʹೲಘ͕͍͔ͳ͚ Εมਪɾ่յܕ GS ಋग़ͯ͠ΈΔ 48
·ͱΊ • ࣄޙͷۙࣅख๏ͱͯ͠ΪϒεαϯϓϦϯάɾϒϩοΩϯ άΪϒεαϯϓϦϯάɾ่յܕΪϒεαϯϓϦϯάɾมਪ Λհ • ϙΞιϯࠞ߹Ϟσϧʹରͯ͠ΪϒεαϯϓϦϯάɾ่յܕΪ ϒεαϯϓϦϯάɾมਪΛ۩ମతʹಋग़ • ܭࢉ͕͍࣌ؒͷมਪɼਫ਼͕ྑ͍ͷ่յܕΪϒε
αϯϓϦϯάɼಋग़ָ͕ͳͷΪϒεαϯϓϦϯά 49