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문제 1 · 확률적 그래프 모델 그리기 (LDA) ​

문제 1 — 확률적 그래프 모델 그리기

아래와 같은 생성 모델 식을 토대로 이에 대응하는 그래프 모델을 그리시오. wdn은 관측값이다.

α, β,θd∣α∼Dir(α),d=1,…,D,ϕk∣β∼Dir(β),k=1,…,K,zdn∣θd∼Mult(θd),n=1,…,Nd,wdn∣zdn,ϕ∼Mult(ϕzdn)

확률적 그래프 모델을 그리는 과정에서는 각 확률 분포가 어떤 모양을 따르는지는 크게 상관하지 않는다. 위 생성 모델은 잠재 디리클레 할당latent Dirichlet allocation; LDA 모델이다.

풀이 및 해설

생성 순서 α→θd→zdn→wdn←ϕk←β를 따라 방향 그래프를 그리고, 판(plate) 으로 반복 구조를 표현한다. 관측 변수 wdn만 음영(shaded) 처리한다.

DN_dKαθ_dz_dnw_dnφ_kβ

구성 요소 정리

  • 노드(확률 변수): 하이퍼파라미터 α,β, 문서별 주제 분포 θd, 주제별 단어 분포 ϕk, 잠재 주제 배정 zdn, 관측 단어 wdn.
  • 간선(의존성): α→θd, θd→zdn, zdn→wdn, β→ϕk, ϕk→wdn.
  • 판(plate):
    • D 판 — θd와 그 안의 단어들을 감싼다(문서 반복).
    • Nd 판 — zdn,wdn을 감싼다(문서 d 안의 단어 반복). D 판 내부에 중첩된다.
    • K 판 — ϕk를 감싼다(주제 반복).
  • 음영: 관측 변수 wdn만 채워서 표시한다. α,β는 상수(하이퍼파라미터)이므로 판 밖에 둔다.
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