您的位置首页百科问答

如何通俗地解释马尔科夫链?

如何通俗地解释马尔科夫链?

的有关信息介绍如下:

如何通俗地解释马尔科夫链?

我用物理中最常用的“二能级”系统来说明:

如下图所示,系统由一个粒子和两个可占据的能级 组成。

很自然的,粒子可以在两个能级间转移,包括:停留在 ,从 ,停留在 ,从 这4种情况。定量来描述的话,就是要知道这4种情况的概率是多少,即:

显然有, ,但 一般不等于 。

给定了这四个数,实际就是给出了系统的演化规则(Rule, 专业术语叫transition matrix)!

假设粒子初始的概率分布:

在 发现粒子的概率: ,在 发现粒子的概率: 。

根据上面给出的系统演化规则,在第1步,这个概率分布演化为:

(原来在 的概率+从 转移来的概率)

写成矩阵形式:

实际上,在任意第 步和第 步之间,概率分布满足:

如果系统继续演化,第2步...到第 步:

总的来看,系统概率分布的演化就是:

这些被Rule连接起来的states仿佛一个chain,就是Markov Chain。

(1)如果我们假设终态达到稳定概率分布{ },即:

,化简得到:

这其实就是我们这个例子中的细致平衡条件(Detailed Balance)。

这个式子的重要应用在于,如果我们想要构造一个想要的概率分布{ },我们只要按照细致平衡条件定出Rule中的 , 就可以了。

(2) 假设我们想要一个Maxwell Boltzmann分布,即:

我们只要在给 , 的值时,满足

就可以了。