马尔可夫链(Markov Chain, MC)是概率论和数理统计中具有马尔可夫性质(Markov property)且存在于离散的指数集(index set)和状态空间(state space)内的随机过程(stochastic process)。马尔可夫链的性质主要包括以下几点:

马尔可夫性:给定当前状态,下一个状态只与当前状态有关,与之前的状态无关。
稳定性:给定一个初始状态,随着时间的推移,状态的概率分布会收敛到一个稳定的分布,这个分布称为马尔可夫链的平稳分布。
可预测性:给定一个初始状态,可以预测出未来的状态。
马尔可夫链可以通过转移矩阵和转移图来定义,并且可能具有其他性质,如不可约性、常返性、周期性和遍历性。一个不可约和正常返的马尔可夫链是严格平稳的马尔可夫链,拥有唯一的平稳分布。遍历马尔可夫链(ergodic MC)的极限分布收敛于其平稳分布。

马尔可夫链在许多领域都有广泛的应用,例如动力系统、化学反应、排队论、市场行为和信息检索的数学建模。在机器学习中,一些算法如隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model, HMM)、马尔可夫随机场(Markov Random Field, MRF)和马尔可夫决策过程(Markov decision process, MDP)都以马尔可夫链为理论基础。

此外,马尔可夫链蒙特卡洛方法(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)是马尔可夫链在统计学和贝叶斯推断中的一个重要应用,它通过计算机进行模拟,实现抽样分布随模拟的进行而改变的动态模拟。

总的来说,马尔可夫链是一种强大而灵活的工具,可以用于描述和预测具有马尔可夫性质的随机过程。

Logo

一站式 AI 云服务平台

更多推荐