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马尔可夫链是一种描述系统状态随时间演变的数学模型,其核心特点是"无记忆性"——下一时刻的状态只取决于当前状态。这个概念由俄罗斯数学家安德雷·马尔可夫于1906年首次提出,后来成为概率论和统计学中最重要的工具之一。
一个经典例子是天气预测模型。假设天气只有"晴天"和"雨天"两种状态,根据历史数据统计得出: 如果今天是晴天,明天有70%的概率还是晴天,30%变为雨天 如果今天是雨天,明天有60%的概率继续下雨,40%转为晴天
这个简单的两状态马尔可夫链生动展示了状态转移概率的概念。通过构建状态转移矩阵,我们可以预测未来多日的天气概率分布,或者计算长期稳态下的晴天/雨天比例。
另一个著名应用是"随机文本生成"。通过分析特定作者的写作样本,统计词汇间的转移概率(例如当前词是"人工"时,下一个词是"智能"的概率),就能生成具有相似风格的新文本。早期聊天机器人Eliza就采用了这种原理。
理解马尔可夫模型的关键在于抓住"状态"和"转移概率"两个要素。这种忽略历史路径、仅依赖当前状态的特性,使其在语音识别、金融建模、生物信息学等领域展现出惊人的实用性,尽管简化了现实世界的复杂性,却往往能获得令人满意的近似结果。