Bayesiannetwork贝叶斯网络精品PPT课件

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《贝叶斯信念网络》PPT课件

《贝叶斯信念网络》PPT课件
P( W R) 0.8 •这是一个因果图,解释 草地变湿的主要原因是 下雨。
•我们可以颠倒因果关系 并且做出诊断。
•例如,已知草地是湿的, 则下过雨的概率可以计 算如下:
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现在,假设我们想把喷水器(S)作为草地变 湿的另一个原因,如下图所示。
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节点W有两个父节 点R和S,因此它的 概率是这两个值上的 条件概率P(W R, S。)
给定已知下过雨,则喷水器导致湿草地的可能性降 低了。已知草地是湿的,下雨和喷水器成为相互依 赖的。
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七、贝叶斯信念网络应用实例 : 警报分析(马克威分析系统)
某水文站内装有一个小型的警报系统,与该警报是 否拉响相关的因素有:洪水到来、地震发生,同时 该系统还肩负着安全警报的功能,当水文站发生入 室盗窃时,警报同样也会拉响。
先验概率是由以往的数据分析得到的。根据样 本数据得到更多的信息后,对其重新修正,即 是后验概率。
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例:旅客搭乘飞机必须经电子仪器检查是否身上 携带金属物品。
如果携带金属,仪器会发出声音的概率是97%,但 身上无金属物品仪器会发出声音的概率是5%。已 知一般乘客身上带有金属物品的概率是30%,若某 旅客经过仪器检查时发出声音,请问他身上有金 属物品的概率是多少?
判断:X=(女性,年龄介于31~45之间,不具学生 身份,收入中等)会不会办理信用卡。
解:首先根据训练样本计算各属性相对于不同分 类结果的条件概率:
P(办卡)=7/10
P(不办卡)=3/10
P(女性|办卡)=5/7
P(女性|不办卡)=1/3
P(年龄=31~45|办卡)=3/7 P(年龄=31~45|不办卡)=1/3

贝叶斯网络全解课件

贝叶斯网络全解课件
等。
评分函数
定义一个评分函数来评估网络结构的优劣,常用的评分函数包 括BIC(贝叶斯信息准则)和AIC(赤池信息准则)等。
参数学习优化
1 2
参数学习
基于已知的网络结构和数据集,学习网络中各节 点的条件概率分布,使得网络能够最好地拟合数 据集。
最大似然估计
使用最大似然估计方法来估计节点的条件概率分 布,即寻找使得似然函数最大的参数值。
案例三
异常检测:使用贝叶斯网络检测金融市场中的异常交易行为。
06
贝叶斯网络展望
当前研究热点
概率图模型研究
贝叶斯网络作为概率图模型的一种,其研究涉及到对概率图 模型基本理论的研究,包括对概率、图、模型等基本概念的 理解和运用。
深度学习与贝叶斯网络的结合
随着深度学习技术的发展,如何将深度学习技术与贝叶斯网 络相结合,发挥各自的优势,是当前研究的热点问题。
未来发展方向
可解释性机器学习
随着人工智能技术的广泛应用,人们对机器学习模型的可解释性要求越来越高 。贝叶斯网络作为一种概率模型,具有天然的可解释性优势,未来可以在这方 面进行更深入的研究。
大规模贝叶斯网络
随着数据规模的增大,如何构建和处理大规模贝叶斯网络成为未来的一个重要 研究方向。
技术挑战与展望
联合概率
两个或多个事件同时发生的概率。联合概率 的计算公式为 P(A∩B)=P(A|B)⋅P(B)+P(B|A)⋅P(A)。
条件独立性
01
条件独立的概念
在给定某个条件时,两个事件之 间相互独立,即一个事件的发生 不影响另一个事件的发生。
02
条件独立性的应用
03
条件独立性的判断
在贝叶斯网络中,条件独立性用 于简化概率计算,降低模型复杂 度。

AI-05-15-贝叶斯网络-----人工智能课程--浙江大学研究生PPT课件

AI-05-15-贝叶斯网络-----人工智能课程--浙江大学研究生PPT课件
(C) 0.50
工作压力 大(W)
U P(W)
t 0.90 f 0.05
学校政策 (U)
C P(U) t 0.95 f 0.01
身体状况 差(B)
U P(B) t 0.30 f 0.01
W B P(A)
过劳死 (D)
t t 0.335 t f 0.30
f t 0.05
-
f f 0.00
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已知:一个事件e = {学校政策U = true, and 工作压力大 = true},
-
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多连通网络及其CPT: P(C) 0.50 Cloudy
C P(S) t 0.10 f 0.50
Sprinkler
Rain
C P(R) t 0.80 f 0.20
Wet Grass
S R P(W) t t 0.99 t f 0.90 f t 0.90 f f 0.00
-
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等价的联合树及其CPT:
A. 贝叶斯网络的由来 B. 贝叶斯网络的定义 C. 贝叶斯网络的别名 D. 独立和条件独立 E. 贝叶斯网络示例
-
3
A. 贝叶斯网络的由来
全联合概率计算复杂性十分巨大
朴素贝叶斯太过简单
现实需要一种自然、有效的方式来捕捉 和推理——不确定性知识
变量之间的独立性和条件独立性可大大 减少为了定义全联合概率分布所需的概 率数目
“因果模型”比“诊断模型”需要更少的数 据,且这些数据也更容易得到
-
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贝叶斯网络中的条件独立关系:
给定父节点,一个节点与它的非后代节点是 条件独立的
给定一个节点的父节点、子节点以及子节点 的父节点——马尔可夫覆盖(Markov blanket), 这个节点和网络中的所有其它节点是条件独 立的

第8章贝叶斯网导论【本科研究生通用机器学习课程精品PPT系列】

第8章贝叶斯网导论【本科研究生通用机器学习课程精品PPT系列】

Burglary 独立假设2
独立假设2 Earthquake
Alarm
Alarm
JohnCalls
MaryCalls
1.5解决方案
•合并独立假设1和独立假设2,可得:P(John| Burglary, Earthquake, Alarm)=P(John| Alarm)
合并独立假设1和2
Burglary
P(E e) P( X ) 是 X 的先验分布, P(X | E e) 是 X 的后验分布, P(E e | X ) 称为 X 的似然函数。 P(E e) 是一个归一化常数
后验分布正比于先验分布和似然函数的乘积。
1.3几个重要原理
链规则(chain rule)
利用变量间条件独立性
1.3不确定性推理与联合概率分布
n n 9.1E-1
1.3不确定性推理与联合概率分布
从联合概率分布 P(Burglary,Earthquake, Alarm,John,Mary)出发,先计算边缘分布
P(Burglary, Mary)
P(Burglary, Earthquake, Alarm, John, Mary)
Earthquake, Alarm,John
0.000115
0.61
P(Burglary y, Mary y) P(Burglary n, Mary y) 0.000115 0.000075
1.4存在的问题
直接使用联合分布进行不确定性推理的困难很明显,即它的复杂度
极高。上图中有 5 个二值随机变量,整个联合分布包含25 1 31 个独
n n 2.8E-4 n
n
y
n n 2.9E-5
y
n

人工智能贝叶斯网络.ppt

人工智能贝叶斯网络.ppt

• Directed Acyclic Graph (DAG)
– Nodes are random variables – Edges indicate causal influences
Burglary
Earthquake
Alarm
JohnCalls
MaryCalls
3
Conditional Probability Tables
– Bayesian Networks: Directed acyclic graphs that indicate causal structure.
– Markov Networks: Undirected graphs that capture general dependencies.
2
Bayesian Networks
JohnCalls
MaryCalls
However, this ignores the prior probability of John calling.
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Bayes Net Inference
• Example: Given that John calls, what is the probability that there is a Burglary?
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Independencies in Bayes Nets
• If removing a subset of nodes S from the network renders nodes Xi and Xj disconnected, then Xi and Xj are independent given S, i.e. P(Xi | Xj, S) = P(Xi | S)

贝叶斯信念网络PPT课件

贝叶斯信念网络PPT课件
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五.朴素贝叶斯分类实例:检测SNS社区中不真实账号 这个问题是这样的,对于SNS社区来说,不真实账号(使用虚
假身份或用户的小号)是一个普遍存在的问题,作为SNS社区的运 营商,希望可以检测出这些不真实账号,从而在一些运营分析报告 中避免这些账号的干扰,亦可以加强对SNS社区的了解与监管。
第5页/共20页
四.朴素贝叶斯分类 1:朴素贝叶斯分类的原理与流程
朴素贝叶斯分类是一种十分简单的分类算法,叫它朴素贝叶斯分类是因 为这种方法的思想真的很朴素,朴素贝叶斯的思想基础是这样的:对于给 出的待分类项(x),求解在此项出现的条件下各个类别(y)出现的概率, 哪个最大,就认为此待分类项属于哪个类别。通俗来说,就好比这么个道 理,你在街上看到一个黑人,我问你你猜这哥们哪里来的,你十有八九猜 非洲。为什么呢?因为黑人中非洲人的比率最高,当然人家也可能是美洲 人或欧洲人,但在没有其它可用信息下,我们会选择条件概率最大的类别, 这就是朴素贝叶斯的思想基础。
朴素贝叶斯分类
(Naive Bayesian Classification)
贝叶斯信念网络 (Bayesian Blief Networks)
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朴素贝叶斯分类
贝叶斯分类是一类分类算法的总称,这类算法均以贝叶斯定理 为基础,故统称为贝叶斯分类。
这里首先介绍分类问题,对分类问题进行一个正式的定义。然 后,介绍贝叶斯分类算法的基础——贝叶斯定理。最后,通过实例 讨论贝叶斯分类中最简单的一种:朴素贝叶斯分类。
从数学角度来说,分类问题可做如下定义:
其中C叫做类别集合,其中每一个元素是一个类别,而I叫做项集合,其中每一个元素是一个待分 类项,f叫做分类器。分类算法的任务就是构造分类器f。

贝叶斯网络简介PPT课件

贝叶斯网络简介PPT课件

而在贝叶斯网络中,由于存在前述性质,任意随 机变量组合的联合条件概率分布被化简成
其中Parents表示xi的直接前驱节点的联合,概率 值可以从相应条件概率表中查到。
.
6
例子
P(C, S,R,W) = P(C)P(S|C)P(R|S,C)P(W|S,R,C) chain rule
= P(C)P(S|C)P(R|C)P(W|S,R,C) since
= P(C)P(S|C)P(R|C)P.(W|S,R) since
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贝叶斯网络的构造及训练
1、确定随机变量间的拓扑关系,形成DAG 。这一步通常需要领域专家完成,而想要 建立一个好的拓扑结构,通常需要不断迭 代和改进才可以。
2、训练贝叶斯网络。这一步也就是要完成 条件概率表的构造,如果每个随机变量的 值都是可以直接观察的,方法类似于朴素 贝叶斯分类。但是通常贝叶斯网络的中存 在隐藏变量节点,那么训练方法就是比较 复杂。
4、将收敛结果作为推. 断值。
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贝叶斯网络应用
医疗诊断,
工业,
金融分析,
计算机(微软Windows,Office),
模式识别:分类,语义理解
军事(目标识别,多目标跟踪,战争身份识别
等),
生态学,
生物信息学(贝叶斯网络在基因连锁分析中应
用),
编码学,
分类聚类,
时序数据和动态模型 .
• 用概率论处理不确定性的主要优点是保 证推理结果的正确性。
.
2
几个重要原理
• 链规则(chain rule)
P ( X 1 , X 2 ,X . n ) . P ( . X 1 ) , P ( X 2 |X 1 ) P ( X .n | . X 1 , . X 2 ,X . n ) ..,

贝叶斯信念网络汇总课件

贝叶斯信念网络汇总课件
参数学习的常用算法
常用的参数学习方法包括最大似然估计、贝叶斯估计和期望最大化算法等。这些算法可以帮助我们从数据中学习 到最佳的参数设置,使得贝叶斯网络能够最好地拟合概率推理是贝叶斯信念网络的核心,它基于概率理论来描述不 确定性。
02
概率推理的目标是计算给定证据下某个假设的概率,或者计算
06
贝叶斯网络的发展趋势与 未来展望
深度学习与贝叶斯网络的结合
深度学习在特征提取上的 优势
贝叶斯网络在处理复杂、高维数据时,可以 借助深度学习强大的特征提取能力,提高模 型对数据的理解和表达能力。
贝叶斯网络的概率解释能力
贝叶斯网络具有清晰的概率解释,可以为深度学习 模型提供可解释性强的推理框架,帮助理解模型预 测结果。
参数可解释性
通过可视化技术、解释性算法等方法,可以进一步解释贝叶斯网络 中参数的意义和影响,提高模型的可信度和用户接受度。
感谢您的观看
THANKS
联合优化与模型融合
未来研究可以探索深度学习与贝叶斯网络在 结构、参数和优化方法上的联合优化,实现 两者的优势互补。
大数据处理与贝叶斯网络
大数据处理的需求
随着大数据时代的到来,如何高 效处理、分析和挖掘大规模数据 成为关键问题。贝叶斯网络在大 数据处理中具有广阔的应用前景 。
并行计算与分布式
实现
针对大规模数据,可以采用分布 式计算框架,如Hadoop、Spark 等,对贝叶斯网络进行并行化处 理,提高推理和学习的效率。
在贝叶斯网络中,变量间的关系通过 条件独立性来表达。确定条件独立性 有助于简化网络结构,提高推理效率 。
构建有向无环图
根据条件独立性评估结果,可以构建 一个有向无环图来表示贝叶斯网络的 结构。这个图将各个变量连接起来, 反映了它们之间的依赖关系。
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Parameter Learning
• In order to fully specify the Bayesian network and thus fully represent the joint probability distribution, it is necessary to specify for each node X the probability distribution for X conditional upon X's parents
prior possibility P(Y) ( rankings, recent history of their performance)
Introduction
• First half is over • The outcome of the first period may be
treated as a random variable X, the óbserved evidence' that influence your prediction of the final value of Y.
• Prior confidence --------belief • Process--------belief propagation dynamics
causal relationships
statistical dependence between
Bayesian Networks
• DAG: Directed Acyclic Graph • CPT: Conditioanl Probability Tables
• P(Y|X)= PX |YPY Hale Waihona Puke XIntroduction
• A train of consequences • Before the match has started, prior
possibilityP(Y); after observing the evidence X1, posterior probability P(Y|X1); new evidence X2 is acquired, then
d-seperation
d-seperation is a sufficient condition for conditional independence
Markov Blankets
Markov Blanket of a node is the set consisting of its parents, children and spouses
Data
conditional probability tables
Directed Markov Assumption
• Each variable is independent of its nondescendents in the DAG given the values of its parents.
Directed Markov Assumption
Markov Blankets
u1 un
z1
zn
Y1 Yn
feature A is independent of all other features given MB(A)={u1,...un,z1,...zn, Y1,...,Yn}
Markov Blankets
• For any value xi of Xi,
Advantage of BN: X 1,...aX l.ln oa .w.u,ro osne tolryeed sstta iime maan rttiene c gjoad ie nyrtedsl,w aistttc irvriebe a lua yttion lrnlbay n:sfo
small number of parameters
PY|X1,X2PX P 1,X X1 2,|X Y2 P YPX2P |Y X P 2P X1 X |Y 1PY PX2P |Y X P 2 Y |X1
Introduction
• Bayes theorem allows us to transform our prior probabilistic knowledge of an event into a more robust, posterior knowledge of its probability.
d-seperation
• some terminology • head-to-tail at node B • tail-to tail at A
A B C A
B
C
A
C
• head-to-head at B
B
d-seperation
A
B
C D
E
Z is observed: A,B are in Z; C, D or E are not in Z
Hybrid Random Fields Bayes Networks
Jill 5/2/2013
Introduction
• For some mysterious reasons, • Bayes networks are often introduced in the
literature with examples concerning weather forecase: • Is it likely to be sunny on Sunday given the fact that it is raining on Saturday, and that my granny's back hurts?
Introduction
• make prediction on whether your favorite football team will win, lose or draw tonight
• outcome of the match ---random variableY • Y=w, l, d • Rely on your original estimate of a certain
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