σμimplied vol · KKmax(S−K,0)udβρᵢⱼfat tailsPnL · drawdownyield · TdSₜ = μSₜ dt + σSₜ dWₜC = S·N(d₁) − K·e⁻ʳᵀ·N(d₂)σₚ² = wᵀΣwd₁ = [ln(S/K) + (r + σ²⁄2)T] ⁄ σ√T∂V/∂t + ½σ²S²·∂²V/∂S² + rS·∂V/∂S − rV = 0Sharpe = (Rₚ − R_f) ⁄ σₚVaR₉₉ = μ − 2.33σρ = Cov(X,Y) ⁄ σₓσᵧE[Rₚ] = Σ wᵢ·E[Rᵢ]φ(x) = e^(−x²/2) ⁄ √2πE[Rᵢ] = R_f + βᵢ(E[Rₘ] − R_f)dXₜ = θ(μ − Xₜ)dt + σ dWₜσ²ₜ = ω + α·ε²ₜ₋₁ + β·σ²ₜ₋₁C − P = S − K·e⁻ʳᵀΔ = ∂V/∂S Γ = ∂²V/∂S²p = (e^(rΔt) − d) ⁄ (u − d)rₜ = ln(Pₜ ⁄ Pₜ₋₁)E[Xₜ₊₁ | ℱₜ] = Xₜf* = (bp − q) ⁄ bz = (x − μ) ⁄ σP(N=k) = λᵏe^(−λ) ⁄ k!Θ = −∂V/∂Tν = S·φ(d₁)·√Tmin wᵀΣw s.t. wᵀμ = μ*∫Σ∂∞λ
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σμimplied vol · KKmax(S−K,0)udβρᵢⱼfat tailsPnL · drawdownyield · TdSₜ = μSₜ dt + σSₜ dWₜC = S·N(d₁) − K·e⁻ʳᵀ·N(d₂)σₚ² = wᵀΣwd₁ = [ln(S/K) + (r + σ²⁄2)T] ⁄ σ√T∂V/∂t + ½σ²S²·∂²V/∂S² + rS·∂V/∂S − rV = 0Sharpe = (Rₚ − R_f) ⁄ σₚVaR₉₉ = μ − 2.33σρ = Cov(X,Y) ⁄ σₓσᵧE[Rₚ] = Σ wᵢ·E[Rᵢ]φ(x) = e^(−x²/2) ⁄ √2πE[Rᵢ] = R_f + βᵢ(E[Rₘ] − R_f)dXₜ = θ(μ − Xₜ)dt + σ dWₜσ²ₜ = ω + α·ε²ₜ₋₁ + β·σ²ₜ₋₁C − P = S − K·e⁻ʳᵀΔ = ∂V/∂S Γ = ∂²V/∂S²p = (e^(rΔt) − d) ⁄ (u − d)rₜ = ln(Pₜ ⁄ Pₜ₋₁)E[Xₜ₊₁ | ℱₜ] = Xₜf* = (bp − q) ⁄ bz = (x − μ) ⁄ σP(N=k) = λᵏe^(−λ) ⁄ k!Θ = −∂V/∂Tν = S·φ(d₁)·√Tmin wᵀΣw s.t. wᵀμ = μ*∫Σ∂∞λ
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Hidden Markov Models 学习路线›模块 2 · 核心算法›主题 2.2·~55分钟高级

维特比解码

路线进度模块 2/3 · 主题 2/4
2.2 维特比解码
—实验得分— / 100总 XP—连续天数—

唯一最可能的故事

前向算法把所有隐含路径加起来,说明数据有多大可能。我们常常想要另一样东西:唯一最好的故事,即以最高概率解释数据的那一条状态序列。维特比解码就能找到它。思路是在前向算法上改一处:不对前一个状态求和,而是取最好的那个。保存一个得分 δt(j)\delta_t(j)δt​(j),即第 ttt 天结束于状态 jjj 的最佳路径的概率,并记住是哪个前一状态带来了它,也就是回溯指针。

δ1(j)=πjBj(o1),δt(j)=[max⁡iδt−1(i)Aij]Bj(ot),ψt(j)=arg⁡max⁡iδt−1(i)Aij\delta_1(j)=\pi_jB_j(o_1),\qquad \delta_t(j)=\Big[\max_i\delta_{t-1}(i)A_{ij}\Big]B_j(o_t),\qquad \psi_t(j)=\arg\max_i\delta_{t-1}(i)A_{ij}δ1​(j)=πj​Bj​(o1​),δt​(j)=[imax​δt−1​(i)Aij​]Bj​(ot​),ψt​(j)=argimax​δt−1​(i)Aij​(1)

最后一天之后,选出 δT\delta_TδT​ 最大的状态,再沿指针 ψ\psiψ 往回走,读出整条路径。有两点实际注意。第一,用对数:许多概率的乘积会趋近于零,取对数后变成求和,而对数单调递增,所以最优路径不变。第二,最优路径并不等于每天分别选最可能的状态。路径可能被后面发生的事情所决定,下面的例子会说明。

再看 小、大、大第 1 天:δ1=(0.54, 0.12)\delta_1=(0.54,\ 0.12)δ1​=(0.54, 0.12)。第 2 天(大):平静最好来自平静,0.54⋅0.9⋅0.1=0.04860.54\cdot0.9\cdot0.1=0.04860.54⋅0.9⋅0.1=0.0486;动荡最好来自动荡,0.12⋅0.8⋅0.7=0.06720.12\cdot0.8\cdot0.7=0.06720.12⋅0.8⋅0.7=0.0672,而不是来自平静(0.54⋅0.1⋅0.7=0.03780.54\cdot0.1\cdot0.7=0.03780.54⋅0.1⋅0.7=0.0378)。第 3 天:动荡来自动荡,0.0672⋅0.8⋅0.7=0.03760.0672\cdot0.8\cdot0.7=0.03760.0672⋅0.8⋅0.7=0.0376,平静只有 0.00440.00440.0044。最佳路径是 动荡、动荡、动荡,概率 0.03760.03760.0376。可单看第一天,它以 0.820.820.82 的概率像是平静。后面的大波动把整个故事拉向了动荡。这条路径比 平静、动荡、动荡(0.02120.02120.0212)可能性高 1.781.781.78 倍。
  • 维特比把前向算法中的求和换成取最大值,并保留回溯指针。
  • 最优路径可能不同于逐日分别取的最可能状态。
  • 使用对数:对数求和避免下溢,且最优路径不变。

实验:评分内容

  • 第二天的维特比得分15 分
  • 最佳路径的概率15 分
  • 最佳路径的对数10 分
  • 与另一条路径比较10 分
  • 最佳路径的第一个状态15 分
  • 维特比的步骤10 分
  • 配对术语10 分
  • 为什么使用对数15 分
0/ 已答 8 题
任务
1数值作答15 分未作答

已知 δ1=(0.54, 0.12)\delta_1=(0.54,\ 0.12)δ1​=(0.54, 0.12),第 2 天为大波动,δ2(S)=max⁡(0.54⋅0.1, 0.12⋅0.8)⋅0.7\delta_2(S)=\max(0.54\cdot0.1,\ 0.12\cdot0.8)\cdot0.7δ2​(S)=max(0.54⋅0.1, 0.12⋅0.8)⋅0.7 是多少?保留四位小数。

d=d =d=允许误差:± 0.0003
2数值作答15 分未作答

已知 δ2=(0.0486, 0.0672)\delta_2=(0.0486,\ 0.0672)δ2​=(0.0486, 0.0672),第 3 天为大波动,最佳路径的概率 δ3(S)=max⁡(0.0486⋅0.1, 0.0672⋅0.8)⋅0.7\delta_3(S)=\max(0.0486\cdot0.1,\ 0.0672\cdot0.8)\cdot0.7δ3​(S)=max(0.0486⋅0.1, 0.0672⋅0.8)⋅0.7 是多少?保留四位小数。

d=d =d=允许误差:± 0.0003
3数值作答10 分未作答

最佳路径概率 0.03760.03760.0376 的自然对数是多少?保留两位小数。

l=l =l=允许误差:± 0.02
4数值作答10 分未作答

最佳路径(概率 0.03760.03760.0376)比路径 平静、动荡、动荡(概率 0.02120.02120.0212)可能性高多少倍?保留两位小数。

r=r =r=允许误差:± 0.02
5选择15 分未作答

第一天是小波动,仅凭它平静的概率为 82%。对于 小、大、大,最佳路径的第一个状态是什么?

6排列步骤10 分未作答

把维特比解码的步骤按正确顺序排列。

拖动以重新排序;也可聚焦某项,按空格抬起,用方向键移动,再按空格放下。

  1. 1最后一天之后选出得分最大的状态
  2. 2以初始概率乘第一个发射作为 delta 的起点
  3. 3沿指针回溯以读出路径
  4. 4对每天每个状态保留最佳前驱并记住它
7配对10 分未作答

把每个术语与其含义配对。

为左侧每一项选择配对项。

δt(j)\delta_t(j)δt​(j)
ψt(j)\psi_t(j)ψt​(j)
前向算法
维特比算法
8用文字解释15 分未作答

用一两句话解释:为什么维特比解码通常用概率的对数来写,以及为什么这不会改变最优路径。

数学模式键盘或 LaTeX 输入第 1/8 题 · Ctrl ⏎ 检查

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