Bayesiannetwork贝叶斯网络精品PPT课件
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2.贝叶斯网络贝叶斯网络(Bayesian network),又称信念网络(Belief Network),或有向无环图模型(directed acyclic graphical model),是一种概率图模型,于1985年由Judea Pearl 首先提出。
它是一种模拟人类推理过程中因果关系的不确定性处理模型,其网络拓朴结构是一个有向无环图(DAG)。
贝叶斯网络的有向无环图中的节点{}12,,,n X X X 表示随机变量,它们可以是可观察到的变量,或隐变量、未知参数等。
认为有因果关系(或非条件独立)的变量或命题则用箭头来连接。
若两个节点间以一个单箭头连接在一起,表示其中一个节点是“因(parents)”,另一个是“果(children)”,两节点就会产生一个条件概率值。
连接两个节点的箭头代表此两个随机变量是具有因果关系,或非条件独立。
例如,假设节点E 直接影响到节点H ,即E→H ,则用从E 指向H 的箭头建立结点E 到结点H 的有向弧(E,H),权值(即连接强度)用条件概率P(H|E)来表示,如下图所示:简言之,把某个研究系统中涉及的随机变量,根据是否条件独立绘制在一个有向图中,就形成了贝叶斯网络。
其主要用来描述随机变量之间的条件依赖,用圈表示随机变量(random variables),用箭头表示条件依赖(conditional dependencies)。
令G = (I,E)表示一个有向无环图(DAG),其中I 代表图形中所有的节点的集合,而E 代表有向连接线段的集合,且令X = (X i ),i ∈ I 为其有向无环图中的某一节点i 所代表的随机变量,若节点X 的联合概率可以表示成:()()()i pa i i Ip x p x x ∈=∏则称X 为相对于一有向无环图G 的贝叶斯网络,其中,()pa i 表示节点i 之“因”,或称()pa i 是i 的parents (父母)。
此外,对于任意的随机变量,其联合概率可由各自的局部条件概率分布相乘而得出:()()()()111211,,,,K K K p x x p x x x p x x p x -=下图所示,便是一个简单的贝叶斯网络:因为a 导致b ,a 和b 导致c ,所以有:()()()(),,,p a b c p c a b p b a p a =2.1贝叶斯网络的3种结构形式:给定如下图所示的一个贝叶斯网络:(1) x 1, x 2 , …,x 7的联合分布为:()()()()()()()()1234567123412351364745,,,,,,,,,,p x x x x x x x p x p x p x p x x x x p x x x p x x p x x x =(2)x 1和x 2独立(对应head-to-head );(3)x 6和x 7在x 4给定的条件下独立(对应tail-to-tail )根据上图,第(1)点可能很容易理解,但第(2)、(3)点中所述的条件独立是啥意思呢?其实第(2)、(3)点是贝叶斯网络中3种结构形式中的其中二种。