{"id":168582,"date":"2023-02-28T09:57:00","date_gmt":"2023-02-28T08:57:00","guid":{"rendered":"https:\/\/liora.io\/de\/?p=168582"},"modified":"2026-02-06T07:03:20","modified_gmt":"2026-02-06T06:03:20","slug":"markov-modelle","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/liora.io\/de\/markov-modelle","title":{"rendered":"Markov-Modelle"},"content":{"rendered":"<p><strong>Markov Modelle verstehen: Man sagt, dass ein Modell die Markov-Eigenschaft besitzt, wenn sein Zustand zu einem Zeitpunkt T nur von seinem Zustand zum Zeitpunkt T-1 abh\u00e4ngt.<br \/>\nWenn man die Zust\u00e4nde, in denen sich das Modell zu jedem Zeitpunkt befindet, beobachten kann, spricht man von einem beobachtbaren Markov-Modell. Andernfalls spricht man von einem Hidden-Markov-Modell.<\/strong><\/p>\n<p>In diesem Artikel werden wir diese Modelle veranschaulichen, um zu verstehen, wie sie funktionieren und wie n\u00fctzlich sie sind.<\/p>\n<h3>Beobachtbares Markov-Modell<\/h3>\n<p>Betrachte die folgende Situation:<br \/>\nDu bist an einem regnerischen Tag zu Hause eingesperrt und m\u00f6chtest das Wetter f\u00fcr die n\u00e4chsten f\u00fcnf Tage bestimmen.<\/p>\n<p><em>Da Du kein Meteorologe bist, machst Du es Dir einfach, indem du annimmst, dass das Wetter einem <a href=\"https:\/\/www.iqwig.de\/sonstiges\/glossar\/markov-modell.html\"><strong>Markov-Modell<\/strong> <\/a>folgt: Das Wetter am Tag T h\u00e4ngt nur vom Wetter am Tag T-1 ab.<\/em><\/p>\n<p>Um die Sache noch weiter zu vereinfachen, nimmst du an, dass es nur drei m\u00f6gliche Wettervarianten gibt:<\/p>\n<ol>\n<li>Sonne<\/li>\n<li>Wolken<\/li>\n<li>oder Regen.<\/li>\n<\/ol>\n<p>Basierend auf den Beobachtungen der letzten Monate erstellst Du das folgende <strong>\u00dcbergangsdiagramm:<\/strong><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" width=\"512\" height=\"472\" src=\"https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image1_markdown.png\" alt=\"\" loading=\"lazy\" srcset=\"https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image1_markdown.png 512w, https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image1_markdown-300x277.png 300w\" sizes=\"(max-width: 512px) 100vw, 512px\"><\/p>\n<p>Die zugeh\u00f6rige \u00dcbergangsmatrix lautet:<\/p>\n<figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<img decoding=\"async\" width=\"512\" height=\"225\" src=\"https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image2_markdown.png\" alt=\"\" loading=\"lazy\" srcset=\"https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image2_markdown.png 512w, https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image2_markdown-300x132.png 300w\" sizes=\"(max-width: 512px) 100vw, 512px\"><figcaption><\/figcaption><\/figure>\n<p>Zur Erl\u00e4uterung: Diese Matrix liest sich wie folgt:<\/p>\n<ul>\n<li>Die Wahrscheinlichkeit, dass es morgen sonnig wird, wenn man wei\u00df, dass es heute regnet, betr\u00e4gt 35 %.<\/li>\n<li>Die Wahrscheinlichkeit, dass es morgen bew\u00f6lkt ist, betr\u00e4gt 25 %, wenn man bedenkt, dass es heute schon bew\u00f6lkt ist.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Berechnen wir die <strong>Wahrscheinlichkeit<\/strong>, dass das Wetter in den n\u00e4chsten f\u00fcnf Tagen &#8222;Sonne, Sonne, Regen, Wolken, Sonne&#8220; sein wird.<\/p>\n<p>Da das Wetter an einem Tag nur vom Wetter am Vortag abh\u00e4ngt, multipliziere einfach die Wahrscheinlichkeiten (zur Erinnerung: heute regnet es):<\/p>\n<figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<img decoding=\"async\" width=\"512\" height=\"60\" src=\"https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image3_markdown.png\" alt=\"\" loading=\"lazy\" srcset=\"https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image3_markdown.png 512w, https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image3_markdown-300x35.png 300w\" sizes=\"(max-width: 512px) 100vw, 512px\"><figcaption><\/figcaption><\/figure>\n<p>Man kann diese Wahrscheinlichkeit f\u00fcr alle m\u00f6glichen Kombinationen berechnen und die Kombination mit der h\u00f6chsten <strong>Wahrscheinlichkeit ausw\u00e4hlen, um die Fragestellung zu beantworten.<\/strong><\/p>\n<p>In unserem Fall sind dies die f\u00fcnf Kombinationen, die am wahrscheinlichsten eintreten (Nuage = Wolken, Soleil= Sonne, Pluie = Regen, Prob. = Warsch.)<\/p>\n<figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<img decoding=\"async\" width=\"439\" height=\"184\" src=\"https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image4_markdown.png\" alt=\"\" loading=\"lazy\" srcset=\"https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image4_markdown.png 439w, https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image4_markdown-300x126.png 300w\" sizes=\"(max-width: 439px) 100vw, 439px\"><figcaption><\/figcaption><\/figure>\n<h3>Hidden-Markov-Modell<\/h3>\n<p>Wir behalten die gleichen Annahmen wie im vorherigen Teil bei.<\/p>\n<p>Nehmen wir nun an, dass ein Wetterpsychopath dich in einen fensterlosen Raum gesperrt hat, in dem nur ein Computer und eine Lampe stehen. <strong>Jeden Tag leuchtet die Lampe in einer bestimmten Farbe, je nachdem, wie das Wetter ist. Dein Entf\u00fchrer stellt dir die folgende Beobachtungsmatrix zur Verf\u00fcgung:<\/strong><\/p>\n<figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<img decoding=\"async\" width=\"512\" height=\"252\" src=\"https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image5_markdown.png\" alt=\"\" loading=\"lazy\" srcset=\"https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image5_markdown.png 512w, https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image5_markdown-300x148.png 300w\" sizes=\"(max-width: 512px) 100vw, 512px\"><figcaption><\/figcaption><\/figure>\n<p>Wenn es z. B. regnet, ist die Lampe mit 70 % Wahrscheinlichkeit gr\u00fcn und mit 30 % <strong>Wahrscheinlichkeit<\/strong> blau.<\/p>\n<p>Du kannst nach Hause gehen, wenn du das Wetter f\u00fcr die n\u00e4chsten f\u00fcnf Tage nur anhand der Farbe der Lampe bestimmst. Du baust dann ein <strong>Hidden-Markov-Modell.<\/strong><\/p>\n<p>Du bleibst f\u00fcnf Tage lang eingesperrt und stellst die folgenden Farben fest:<\/p>\n<p><em>blau, blau, rot, gr\u00fcn, rot.<\/em><\/p>\n<p>Du erinnerst dich daran, dass es am Tag vor deinem Einschluss geregnet hat.<\/p>\n<p><strong>Du kannst nun einen Python-Code schreiben,<\/strong> der die Kombination zur\u00fcckgibt, die mit der h\u00f6chsten Wahrscheinlichkeit eintritt:<\/p>\n<figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<img decoding=\"async\" width=\"422\" height=\"183\" src=\"https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image6_markdown.png\" alt=\"\" loading=\"lazy\" srcset=\"https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image6_markdown.png 422w, https:\/\/liora.io\/app\/uploads\/sites\/8\/2023\/02\/image6_markdown-300x130.png 300w\" sizes=\"(max-width: 422px) 100vw, 422px\"><figcaption><\/figcaption><\/figure>\n<p>NB: Man h\u00e4tte auch den Viterbi-<strong><a href=\"https:\/\/liora.io\/de\/t-sne-algorithmus\">Algorithmus<\/a> implementieren<\/strong> k\u00f6nnen, der die wahrscheinlichste Kombination zur\u00fcckgibt, also [&#8218;Wolken&#8216;, &#8218;Wolken&#8216;, &#8218;Sonne&#8216;, &#8218;Regen&#8216;, &#8218;Sonne&#8216;].<\/p>\n<p>Dieser Ansatz zur Vorhersage ist interessant, aber sehr grob. Wenn du lernen m\u00f6chtest, beeindruckendere Vorhersagen zu treffen, z. B. mithilfe von <strong>Machine-Learning-Algorithmen<\/strong>, dann kontaktiere uns direkt online, um weitere Informationen \u00fcber unsere <strong>Kurse in Data Science zu erhalten!<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Markov Modelle verstehen: Man sagt, dass ein Modell die Markov-Eigenschaft besitzt, wenn sein Zustand zu einem Zeitpunkt T nur von seinem Zustand zum Zeitpunkt T-1 abh\u00e4ngt. Wenn man die Zust\u00e4nde, in denen sich das Modell zu jedem Zeitpunkt befindet, beobachten kann, spricht man von einem beobachtbaren Markov-Modell. Andernfalls spricht man von einem Hidden-Markov-Modell. 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