Laplace Approximation-拉普拉斯近似
在机器学习领域,面对无法精确确定概率分布密度函数的情况,拉普拉斯近似提供了一种实用的解决策略。这一方法允许我们用一个相关的分布进行近似,以简化后续研究或计算过程。主要应用包括在贝叶斯学派中求解后验概率时,尤其是在概率分布具体形式未知时。
拉普拉斯近似是常用近似算法之一,广泛应用于简化问题和作为许多采样方法的基础思想。这一方法的基本思路在于,通过找到一个正态分布来近似复杂分布,进而简化计算。具体步骤如下:
考虑一维变量情形,假设分布形式未知,仅给出形式化表达式。利用拉普拉斯近似,寻找一个正态分布来近似原始分布。关键步骤包括求解正态分布的期望值和方差(或精度)。在这一近似方法中,原始分布与正态分布的峰值相等,即正态分布的均值对应原始分布的最大值。
观察单变量正态分布公式,我们发现其均值应位于最大值点。若假设最大值点为均值,则在该点处的一阶导数为零,通过二阶Taylor展开构建指数中的平方项。通过去掉正态分布的均值,简化表达式并进行归一化处理,得到未归一化的高斯函数形式。对比简化后的指数项与原始正态分布的指数项,当条件满足时,可得到归一化的高斯函数形式。
总结而言,拉普拉斯近似方法通过找到分布的最大值点作为正态分布的均值,以及利用该点的二阶导数作为精度,实现了对复杂分布的有效近似。这一过程分为求取均值和精度两个关键步骤。
值得注意的是,求解未知分布的拉普拉斯近似涉及两个主要步骤。首先,通过数据量的增加和中心极限定理的支持,可以提高拉普拉斯近似的准确度,尤其是在大数据集情况下效果更佳。后续研究还将结合其他近似算法、海森矩阵、信息矩阵和鱼信息矩阵进行深入探讨。
机器的特征是什么
机器自然观是一种单纯用古典力学解释一切自然现象的观点。它把物质的物理、化学和生物的性质都归结为力学的性质,把物理的、化学的和生物的系统和运动形式都归结为力学的系统和运动形式,认为自然界中的一切事物都完全服从于机械因果律。它有几个显著的特征: 1、世界的存在就是机械运动。任何的存在物,包括人、动物和其它,其规律就是机械规律。换言之,用十八世纪杰出的机械唯物主义的代表人物拉美特利的说法“人是机械”“动物是机械”。2、人的个性的不同,是由其身体决定的。3、独立的心理实体是不存在的,心灵只是机械运动在人的身体上的一种现象或结果。
18世纪法国唯物主义者从笛卡尔的物理学出发,应用当时发达的力学成就,贯彻了机械自然观,并对神学自然观进行了不调和的斗争。他们与17世纪的机械唯物主义者不同,肯定物质自身能够运动并具有多种多样的性质,但却进一步发挥了机械决定论的观点。按照这种决定论,自然界被看作是一个不间断的因果链条,原因和结果具有严格确定的、不可移易的必然联系,认为所见的一切都是必然的。这种机械唯物主义观点在自然科学中的突出表现是拉普拉斯决定论。P.-S.拉普拉斯假定,如果有一个智能生物能确定从最大天体到最轻原子的运动的现时状态,就能按照力学规律推算出整个宇宙的过去状态和未来状态。后人把他所假定的智能生物称为拉普拉斯妖。按照这种假定,宇宙中全部未来的事件都严格地取决于全部过去的事件,事件出现的不确定性或偶然性消失了,不但偶然性并未从必然性中得到说明,反而使必然性成了纯粹偶然的产物。
机器唯物主义自然观在历史上所起的进步作用在于,它与当时最发达的自然科学相结合,坚持从自然本身说明自然,证实了以往被视为根本不同的领域,如地上的运动和天上的运动,都服从于同样的力学规律,从而有力地打击了神学自然观,维护了世界的物质统一性原则。
在19世纪,机器唯物主义自然观的局限性逐渐暴露出来,并受到德国自然哲学家的批判,但只有在马克思主义的科学的、完整的自然观(见辩证唯物主义自然观)中才得到真正的扬弃。自然科学的发展也逐步突破了机械唯物主义的束缚。19世纪以来先后出现的能量守恒定律、达尔文进化论和细胞学说以及热力学统计理论和电磁场理论,真正勾画出了一幅自然界辩证发展的图景。