14
Viterbi-Algorithmus Benjamin Roth, CIS, LMU München

Viterbi-Algorithmus - cis.uni-muenchen.dehs/teach/18w/pdf/viterbi,roth.pdf · Viterbi-Algorithmus •Ziel: Finde wahrscheinlichste Sequenz von Zuständen t(z.B. Wortarten-Tags), wenn

  • Upload
    others

  • View
    20

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Viterbi-Algorithmus - cis.uni-muenchen.dehs/teach/18w/pdf/viterbi,roth.pdf · Viterbi-Algorithmus •Ziel: Finde wahrscheinlichste Sequenz von Zuständen t(z.B. Wortarten-Tags), wenn

Viterbi-AlgorithmusBenjamin Roth, CIS, LMU München

Page 2: Viterbi-Algorithmus - cis.uni-muenchen.dehs/teach/18w/pdf/viterbi,roth.pdf · Viterbi-Algorithmus •Ziel: Finde wahrscheinlichste Sequenz von Zuständen t(z.B. Wortarten-Tags), wenn

Viterbi-Algorithmus

• Ziel: Finde wahrscheinlichste Sequenz von Zuständen t (z.B. Wortarten-Tags), wenn eine Sequenz von Beobachtungen w (z.B. Wörter) gegeben ist.

• Markov-Annahme:𝑃 𝑡𝑖 𝑡1…𝑡𝑖−1 = 𝑃 𝑡𝑖 𝑡𝑖−1

d.h. Wortarten vor Position i-1, sind für Position i irrelevant.

• Idee: • Finde beste Wortarten-Sequenz für Wort-Sequenz der Länge i (s. anderer Foliensatz)maximiere 𝑃 𝑤1… 𝑤𝑖 𝑡1…𝑡𝑖 𝑃(𝑡1…𝑡𝑖)

• Wegen der Markov-Annahme müssen wir nur alle möglichen Kombinationen von 𝑡𝑖und 𝑡𝑖−1 durchprobieren

• Die beste (wahrscheinlichste) Wahl von 𝑡𝑖−1 maximiert:𝑃 𝑤1 … 𝑤𝑖−1 𝑡1…𝑡𝑖−1 𝑃(𝑡1…𝑡𝑖−1) 𝑃 𝑤𝑖 𝑡𝑖 𝑃 𝑡𝑖 𝑡𝑖−1

Page 3: Viterbi-Algorithmus - cis.uni-muenchen.dehs/teach/18w/pdf/viterbi,roth.pdf · Viterbi-Algorithmus •Ziel: Finde wahrscheinlichste Sequenz von Zuständen t(z.B. Wortarten-Tags), wenn

t \ t’ Start N V

N 0.6 0.3 0.8

V 0.4 0.7 0.2

𝑃(𝑡|𝑡′)

t \ w Mary cake makes

N 0.4 0.4 0.2

V 0.1 0.1 0.8

𝑃(𝑤|𝑡)

Page 4: Viterbi-Algorithmus - cis.uni-muenchen.dehs/teach/18w/pdf/viterbi,roth.pdf · Viterbi-Algorithmus •Ziel: Finde wahrscheinlichste Sequenz von Zuständen t(z.B. Wortarten-Tags), wenn

t \ t’ Start N V

N 0.6 0.3 0.8

V 0.4 0.7 0.2

𝑃(𝑡|𝑡′)

t \ w Mary cake makes

N 0.4 0.4 0.2

V 0.1 0.1 0.8

𝑃(𝑤|𝑡)

Mary makes cake

V V V

N N N

Start

Page 5: Viterbi-Algorithmus - cis.uni-muenchen.dehs/teach/18w/pdf/viterbi,roth.pdf · Viterbi-Algorithmus •Ziel: Finde wahrscheinlichste Sequenz von Zuständen t(z.B. Wortarten-Tags), wenn

t \ t’ Start N V

N 0.6 0.3 0.8

V 0.4 0.7 0.2

𝑃(𝑡|𝑡′)

t \ w Mary cake makes

N 0.4 0.4 0.2

V 0.1 0.1 0.8

𝑃(𝑤|𝑡)

Mary makes cake

V V V

N N N

Start

𝑃 𝑀𝑎𝑟𝑦 𝑁 𝑃 𝑁 𝑆𝑡𝑎𝑟𝑡 = 0.4 ∗ 06 = 0.24

𝑃 𝑀𝑎𝑟𝑦 𝑉 𝑃 𝑉 𝑆𝑡𝑎𝑟𝑡 = 0.1 ∗ 0.4 = 0.04

Page 6: Viterbi-Algorithmus - cis.uni-muenchen.dehs/teach/18w/pdf/viterbi,roth.pdf · Viterbi-Algorithmus •Ziel: Finde wahrscheinlichste Sequenz von Zuständen t(z.B. Wortarten-Tags), wenn

t \ t’ Start N V

N 0.6 0.3 0.8

V 0.4 0.7 0.2

𝑃(𝑡|𝑡′)

t \ w Mary cake makes

N 0.4 0.4 0.2

V 0.1 0.1 0.8

𝑃(𝑤|𝑡)

Mary makes cake

V V V

N N N

Start

0.24

0.04

0.24 ∗ 𝑃 𝑚𝑎𝑘𝑒𝑠 𝑁 𝑃 𝑁 𝑁 =0.24 ∗ 0.2 ∗ 0.3 = 0.0144

0.04 ∗ 𝑃 𝑚𝑎𝑘𝑒𝑠 𝑁 𝑃 𝑁 𝑉 =0.04 ∗ 0.2 ∗ 0.8 = 0.0064

Page 7: Viterbi-Algorithmus - cis.uni-muenchen.dehs/teach/18w/pdf/viterbi,roth.pdf · Viterbi-Algorithmus •Ziel: Finde wahrscheinlichste Sequenz von Zuständen t(z.B. Wortarten-Tags), wenn

t \ t’ Start N V

N 0.6 0.3 0.8

V 0.4 0.7 0.2

𝑃(𝑡|𝑡′)

t \ w Mary cake makes

N 0.4 0.4 0.2

V 0.1 0.1 0.8

𝑃(𝑤|𝑡)

Mary makes cake

V V V

N N N

Start

0.24

0.04

0.0144

Page 8: Viterbi-Algorithmus - cis.uni-muenchen.dehs/teach/18w/pdf/viterbi,roth.pdf · Viterbi-Algorithmus •Ziel: Finde wahrscheinlichste Sequenz von Zuständen t(z.B. Wortarten-Tags), wenn

t \ t’ Start N V

N 0.6 0.3 0.8

V 0.4 0.7 0.2

𝑃(𝑡|𝑡′)

t \ w Mary cake makes

N 0.4 0.4 0.2

V 0.1 0.1 0.8

𝑃(𝑤|𝑡)

Mary makes cake

V V V

N N N

Start

0.24

0.04

0.0144

0.24 ∗ 𝑃 𝑚𝑎𝑘𝑒𝑠 𝑉 ∗ 𝑃 𝑉 𝑁 =0.24 ∗ 0.8 ∗ 0.7 = 0.1344

0.04 ∗ 𝑃 𝑚𝑎𝑘𝑒𝑠 𝑉 ∗ 𝑃 𝑉 𝑉 =0.04 ∗ 0.8 ∗ 0.2 = 0.0064

Page 9: Viterbi-Algorithmus - cis.uni-muenchen.dehs/teach/18w/pdf/viterbi,roth.pdf · Viterbi-Algorithmus •Ziel: Finde wahrscheinlichste Sequenz von Zuständen t(z.B. Wortarten-Tags), wenn

t \ t’ Start N V

N 0.6 0.3 0.8

V 0.4 0.7 0.2

𝑃(𝑡|𝑡′)

t \ w Mary cake makes

N 0.4 0.4 0.2

V 0.1 0.1 0.8

𝑃(𝑤|𝑡)

Mary makes cake

V V V

N N N

Start

0.24

0.04

0.0144

0.1344

Page 10: Viterbi-Algorithmus - cis.uni-muenchen.dehs/teach/18w/pdf/viterbi,roth.pdf · Viterbi-Algorithmus •Ziel: Finde wahrscheinlichste Sequenz von Zuständen t(z.B. Wortarten-Tags), wenn

t \ t’ Start N V

N 0.6 0.3 0.8

V 0.4 0.7 0.2

𝑃(𝑡|𝑡′)

t \ w Mary cake makes

N 0.4 0.4 0.2

V 0.1 0.1 0.8

𝑃(𝑤|𝑡)

Mary makes cake

V V V

N N N

Start

0.24

0.04

0.0144

0.1344

0.0144 ∗ 𝑃 𝑐𝑎𝑘𝑒 𝑁 ∗ 𝑃 𝑁 𝑁 =0.0144 ∗ 0.4 ∗ 0.3 = 0.001728

0.1344 ∗ 𝑃 𝑐𝑎𝑘𝑒 𝑁 ∗ 𝑃 𝑁 𝑉 =0.1344 ∗ 0.4 ∗ 0.8 = 0.04301

Page 11: Viterbi-Algorithmus - cis.uni-muenchen.dehs/teach/18w/pdf/viterbi,roth.pdf · Viterbi-Algorithmus •Ziel: Finde wahrscheinlichste Sequenz von Zuständen t(z.B. Wortarten-Tags), wenn

t \ t’ Start N V

N 0.6 0.3 0.8

V 0.4 0.7 0.2

𝑃(𝑡|𝑡′)

t \ w Mary cake makes

N 0.4 0.4 0.2

V 0.1 0.1 0.8

𝑃(𝑤|𝑡)

Mary makes cake

V V V

N N N

Start

0.24

0.04

0.0144

0.1344

0.04301

Page 12: Viterbi-Algorithmus - cis.uni-muenchen.dehs/teach/18w/pdf/viterbi,roth.pdf · Viterbi-Algorithmus •Ziel: Finde wahrscheinlichste Sequenz von Zuständen t(z.B. Wortarten-Tags), wenn

t \ t’ Start N V

N 0.6 0.3 0.8

V 0.4 0.7 0.2

𝑃(𝑡|𝑡′)

t \ w Mary cake makes

N 0.4 0.4 0.2

V 0.1 0.1 0.8

𝑃(𝑤|𝑡)

Mary makes cake

V V V

N N N

Start

0.24

0.04

0.0144

0.1344

0.04301

0.0144 ∗ 𝑃 𝑐𝑎𝑘𝑒 𝑉 𝑃 𝑉 𝑁 =0.0144 ∗ 0.1 ∗ 0.7 = 0.001008

0.1344 ∗ 𝑃 𝑐𝑎𝑘𝑒 𝑉 𝑃 𝑉 𝑉 =0.1344 ∗ 0.1 ∗ 0.2 = 0.002688

Page 13: Viterbi-Algorithmus - cis.uni-muenchen.dehs/teach/18w/pdf/viterbi,roth.pdf · Viterbi-Algorithmus •Ziel: Finde wahrscheinlichste Sequenz von Zuständen t(z.B. Wortarten-Tags), wenn

t \ t’ Start N V

N 0.6 0.3 0.8

V 0.4 0.7 0.2

𝑃(𝑡|𝑡′)

t \ w Mary cake makes

N 0.4 0.4 0.2

V 0.1 0.1 0.8

𝑃(𝑤|𝑡)

Mary makes cake

V V V

N N N

Start

0.24

0.04

0.0144

0.1344

0.04301

0.002688

Page 14: Viterbi-Algorithmus - cis.uni-muenchen.dehs/teach/18w/pdf/viterbi,roth.pdf · Viterbi-Algorithmus •Ziel: Finde wahrscheinlichste Sequenz von Zuständen t(z.B. Wortarten-Tags), wenn

t \ t’ Start N V

N 0.6 0.3 0.8

V 0.4 0.7 0.2

𝑃(𝑡|𝑡′)

t \ w Mary cake makes

N 0.4 0.4 0.2

V 0.1 0.1 0.8

𝑃(𝑤|𝑡)

Mary makes cake

V V V

N N N

Start

0.24

0.04

0.0144

0.1344

0.04301

0.002688