CRF在本质上是属于log linear model,在log linear model中有两类比较重要的模型:
- logistic regression
- conditional random field
image.png
首先看一下log linear model 的标准书写方法
image.png
左边是判别模型的条件概率,右式是这个条件概率的计算方法,其中,是feature function,表示
之间的某种关系,更通俗的理解方式可以将这个整体看作是第
个特征,针对具体的数据集来说,
是已知的。
是这个模型的参数,是需要估计和训练的,分母中的
可是看作是归一化项。
以multinomial logistic regression为例
image.png
在这里,定义
c表示分类的类别,x表示一个维的向量,
是一个indicator fuction,满足条件时为1,不满足条件时为0,假设x有
种不同的取值,类别的数量
,所以j有
种取值. 同时只有当y = c 时,有
,否则为0。所以有:
image.png
将带入上面的公式有
image.png
进一步,将按照类别分成3个部分有:
image.png
以上的推到就是一个多元逻辑回归的推导过程,通过定义一个feature function,就可以得到一个特定的模型,如果我们改一下定义featurefunction的方式,是不是模型也就变了。
既然feature function这么重要,就再讨论一下feature function
将上面这个feature fuction 拆分成两部分,,前者只考虑从数据角度如何提取特征,后者只分析label,比如x 可以有如下取值
image.png
前面讨论了离散特征的处理方法,如果输入的数据是一个序列,我们应该如何处理呢?再回到最开始的公式中,以词性标注为例,
其中,x表示一个可观测的序列,y表示这个序列的标签。为了让特征函数更能体现时序的性质,将feature function进行一步改写:
image.png
这样将时刻,时刻,输入都联系在了一起。用一个图来表示就是这个样子
image.png
在这个图中,可以看到当前时刻的y和上一时刻的y,以及输入x之间的特征函数的值,
接下来看crf中两个主要的问题:
- inference problem
给定参数求解最合适的
image.png
在求解最大值的方法上,可以继续使用维特比算法,
image.png - Estimation of W
首先回顾一下log linear model 的条件概率
,为了求解其中的参数
,祭出最常用的方法梯度下降法,所以对
image.png
image.png
接下来就有:
image.png
红框中标注的部分可以通过crf的前向算法和后向算法求出。这些都可以计算出来
所以的梯度可以通过以下方式计算
image.png