AI算法17-贝叶斯岭回归算法Bayesian Ridge Regression | BRR-贝叶斯岭回归算法的公式

时间:2024-07-19 21:26:44

贝叶斯岭回归(Bayesian Ridge Regression)的公式涉及多个组成部分,主要是贝叶斯统计中的先验分布、似然函数以及后验分布的推导。以下是对贝叶斯岭回归中关键公式的简要概述:

先验分布

在贝叶斯岭回归中,我们假设回归系数 w 的先验分布是一个以零为中心的高斯分布(也称为正态分布),其协方差矩阵与正则化参数 λ 有关:

其中,I 是单位矩阵,λ 是正则化参数(也称为精度参数),它控制了先验分布中 w 的分散程度。

似然函数

给定观测数据 X 和 y,我们假设观测噪声 ϵ 是高斯噪声,因此似然函数也是高斯分布:

其中,α 是噪声精度参数(与噪声方差 σ2 成反比,即 α=1/σ2),X 是设计矩阵(特征矩阵),y 是目标变量向量。

后验分布

根据贝叶斯定理,后验分布 p(wy,X,α,λ) 是先验分布和似然函数的乘积归一化后的结果。然而,直接计算后验分布可能很复杂,因此通常使用近似方法(如最大后验估计MAP)或采样方法(如马尔可夫链蒙特卡洛MCMC)。

在贝叶斯岭回归的上下文中,我们经常关注的是后验分布的均值和协方差,这些可以通过解析方式(在特定假设下)或数值方法(如变分推断)来近似。

预测分布

对于新的输入 x∗​,我们想要预测其对应的输出 y∗​。预测分布 p(y∗​x∗​,y,X,α,λ) 可以通过对 w 的后验分布进行积分来得到:

在实践中,我们通常对预测分布的均值和方差感兴趣,这些可以通过后验分布的均值和协方差来近似计算。