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Vorlesung "Einführung in Graphische Modelle"

Inhalt

Graphische Modelle definieren Warscheinlichkeitsfunktionen auf gerichteten/ungerichteten Graphen und erlauben somit die explizite Modellierung von Variablen (=Knoten) und Korrelationen zwischen Variablen (=Kanten).

Zusammen mit einer mächtigen Inferenzmaschinerie (z.B. Viterbi Algorithmus, Junction Tree Algorithmus) erlauben graphische Modelle die direkte Modellierung von natürlich auftretenden Problemstellungen. Sie werden beispielsweise in der Handlungsplanung von Robotern und der maschinellen Sprach- und Bildverarbeitung erfolgreich eingesetzt. Desweiteren basieren viele aktuelle Verfahren des maschinellen Lernens wie z.B. Hidden Markov Models (HMM), Conditional Random Fields (CRFs) oder Structured Support Vector Machines (SSVM) auf graphischen Modellen.

Die Vorlesung stellt graphische Modelle anhand von praktischen Beispielen aus den genannten Gebieten (Robotik, Sprach- und Bildverarbeitung) vor. Thematisch beginnen wir mit einfachen Bayesschen Netzwerken, lernen dann verschiedene Inferenzmechanismen kennen und leiten schliesslich aktuelle Lernverfahren wie HMMs, CRFs und SSVMs her. Am Ende sollen die Teilnehmer in der Lage sein, beliebige Problemstellungen mit Hilfe von graphischen Modellen zu kodieren und zu lösen.

Voraussetzungen

gute Mathematikkenntnisse; Statistikkenntnisse sind nützlich aber nicht zwingend erforderlich.

Termine

  • Datum

    Beschreibung

    21.04.

    Einführung mit Überblick

    28.04.

    Diskrete Wahrscheinlichkeitsverteilungen, Bedingte und Gesamtwahrscheinlichkeiten, Graphische Modelle, Faktorgraphen

    05.05.

    Inferenz, Eliminierungsalgorithmus, Evidenzen

    12.05.

    Summen-Produkt-Algorithmus, Junction Tree Alg. (JTA)

    19.05.

    Beliefpropagierung in zyklischen Graphen, Mean-Field Alg.

    26.05.

    Hidden Markov Models (HMMs), Forward-Backward Alg., Viterbi, Expectation-Maximization (EM)

    02.06.

    Bedingte Wahrscheinlichkeiten, (Kernel-) Conditional Random Fields (k-CRFs), Features, Optimierung

    09.06.

    Optimierung (Fortsetzung), Strukturiertes Perzeptron

    16.06.

    Strukturierte Support-Vector Maschinen (SSVMs)

    23.06.

    Influence Diagramme

    30.06.

    Markov Decision Processes (MDPs)

    07.07.

    Inferenz für Planen, Optimale Handlungsanweisungen (Policies)

    14.07.

    Zusammenfassung und Fragestunde

IDA Wiki: Main/SS09_GraphicalModels (last edited 2009-07-22 10:46:20 by MarcToussaint)