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升级   30.53% TA的每日心情 | 开心 2015-4-14 18:58 |
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签到天数: 4 天 [LV.2]偶尔看看I
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首先,你需了解蒙特卡洛(MC)的发源:马尔科夫链和与之相关的概率转移矩阵。7 b, F: ]% s9 u) J* O2 |1 K
举一个简单的例子,一家钢琴店老板,他发现他前一个星期卖了1架钢琴,后一个星期就会卖2架,如果前一个星期卖了2架,后一个星期就会卖出0架,如果前一个星期卖出0架,后一个星期就会卖出1架,请问老板平均每星期进多少架钢琴比较合理?
2 x- A4 _+ y j2 X. ~; w1 J1 |0 D这里很明显看出0——>1——>2——>0这样变化的构建的矩阵就是这样的
( o, v# p- {$ D, Q7 x6 [- B1 D% a3维矩阵,每个维度和经度表示0、1、2这三种状态,按顺序来,矩阵内的值表示从维度的状态转移到经度的状态的概率3 R7 T5 }- }8 n" L( R8 e
0 1 0
' p; v( x! d$ n- {. r0 0 1 =A
) h2 E; w- z* J& i4 A$ v1 0 0
/ I- ?& h9 z8 Z# c* Q& VA矩阵不停的自乘,如果发现n次后,A矩阵怎么自乘都不会变了,说明他是收敛的,这个问题就有解,把那个矩阵乘以状态向量就是合理的钢琴数。如果怎么乘都不收敛,那这个问题就是无解的。
: s G. {5 s; ~) A$ v& i L
0 y3 R& L0 D: c, L8 w现在有一些分子摆在那里,让你预测分子最有可能的状态,也就是能量最稳定的状态。N个分子自由度是3N+2,而分子在空间中可能的坐标是无限的,所以你根本不可能构建出概率转移矩阵,得到数学上的确定解。所以MC方法来了,他保证分子状态转移的每一步都像能量稳定的状态跳跃。步骤是:
; S* o6 Y" R6 @$ x1)利用随机数生成初始分子状态坐标
7 L* E; w& w1 J- _2)随意移动一个分子到一个新的随机坐标, |7 [# @( j7 z- j9 q" Y- ^2 T9 B
3)看新旧坐标的能量变化,判断要不要跳到新坐标(这里的接受概率函数比较复杂,不细说)6 U# g3 O2 P- p* s
4)重复以上过程,直到总能量基本不变: j6 u9 n3 t7 }' A, W l
6 V# Y c; e+ S* T7 P/ v) ^4 e
MC方法演变出一系列方法,比如模拟退火,都是在其基础上的加强,都是寻找系统最优解的方法。关键是,这个最有解数学上是找不到的。过程都一样,就是接受概率函数和状态表达方法不一样而已。
7 U. _0 E" m( F4 o9 Y |
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