Bayes 네트워크의 가장자리 방향이 관련이 없습니까?


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오늘 강의에서 Bayes 네트워크의 가장자리 방향은 실제로 중요하지 않다고 주장했습니다. 인과 관계를 나타내지 않아도됩니다.

Bayes 네트워크에서는 단일 에지를 전환 할 수 없습니다. 예를 들어 보자 와 및 . 당신이 전환 할 경우 에 , 다음 더 이상 따라서가 아니라 베이 즈 네트워크 비순환 수 없으며 것이다. 이것은 확률을 추정하는 방법이 주로 실용적인 문제인 것 같습니다. 이 경우에는 대답하기가 훨씬 어려워서 건너 뛰겠습니다.V = { v 1 , v 2 , v 3 } E = { ( v 1 , v 2 ) , ( v 1 , v 3 ) , ( v 2 , v 3 ) } ( v 1 , v 3 ) ( v 3 , v 1 ) GG=(V,E)V={v1,v2,v3}E={(v1,v2),(v1,v3),(v2,v3)}(v1,v3)(v3,v1)G

이로 인해 여기에 대한 답변을 얻을 수있는 다음과 같은 질문을했습니다.

  1. 모든 방향성 비순환 그래프 (DAG)가 모든 모서리를 반전시키고 여전히 DAG를 가질 수 있습니까?
  2. DAG 와 데이터가 있다고 가정하십시오 . 이제 역 DAG 합니다. 두 DAG 모두 데이터를 해당 Bayes 네트워크에 맞 춥니 다. 이제 Bayes 네트워크를 사용하여 누락 된 속성을 예측하려는 데이터 세트가 있습니다. 두 DAG에 대해 다른 결과가있을 수 있습니까? (예제를 제시하면 보너스)G의 INVGGinv
  3. 2와 유사하지만 더 간단합니다. DAG 가정 하고 데이터가 제공 된다고 가정합니다 . 가 비순환 적으로 유지 되는 한 모서리 세트를 반전 시켜 새 그래프 를 생성 할 수 있습니다 . Bayes 네트워크는 예측과 관련하여 동일합니까?G ' G 'GGG
  4. 인과 관계를 나타내는 가장자리가 있다면 무언가를 얻습니까?

답변:


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TL; DR : 때로는 화살표를 반대로하여 동등한 베이지안 네트워크를 만들 수도 있고, 그렇지 않은 경우도 있습니다.

단순히 화살표의 방향을 반대로 바꾸면 또 다른 방향 그래프가 생성되지만 반대 화살표 그래프로 표시되는 종속 관계가 원래 그래프로 표시되는 관계와 다를 수 있기 때문에 그래프가 반드시 동등한 베이지안 네트워크의 그래프 일 필요는 없습니다. 반대 화살표 그래프가 원본과 다른 의존 관계를 나타내는 경우, 일부 경우에는 화살표를 더 추가하여 반대 화살표 그래프에서 누락 된 의존 관계를 캡처함으로써 동등한 베이지안 네트워크를 생성 할 수 있습니다. 그러나 어떤 경우에는 정확히 동일한 베이지안 네트워크가 없습니다. 종속성을 캡처하기 위해 화살표를 추가해야하는 경우

예를 들어, a -> b -> c동일한 의존성 등 독립성 나타냄 a <- b <- c과 같은 a <- b -> c, 그러나와 동일 a -> b <- c. 이 마지막 그래프는 말한다 ac경우 독립적 b관찰되지 않지만 a <- b -> c말한다 ac경우에 따라 달라집니다. 우리는 직접 가장자리를 추가 할 수 있습니다 ac그를 캡처 할 수 있지만 a하고 c때 독립적 인 b표현되지 관찰된다. 이는 사후 확률을 계산할 때 활용할 수없는 하나 이상의 인수 분해가 있음을 의미합니다.

의존성 / 독립성, 화살표 및 역전 등에 대한이 모든 내용은 베이지안 네트워크의 표준 텍스트에 포함되어 있습니다. 당신이 원한다면 몇 가지 참조를 파낼 수 있습니다.

베이지안 네트워크는 인과 관계를 표현하지 않습니다. 베이지안 네트워크에서 많은 작업을 수행 한 Judea Pearl은 또한 인과 관계 네트워크 (필수적으로 인과 관계로 주석이 달린 베이지안 네트워크)에 대해 작업했습니다.


이것은 질문 (2)와 (3)에 답합니다. 질문 (1)과 (4)에 대한 아이디어가 있습니까? (예, 참조가 좋을 것입니다)
Martin Thoma

(1) 반대 화살표를 고려하십시오. 반대 화살표 그래프에 방향이 지정된주기가있는 경우주기 주위의 화살표를 따라 가면 원래 그래프에서 방향이 지정된주기 여야합니다. (4) 베이지안 네트워크는 확률 론적 모델이므로 인과 관계를 나타내지 않습니다. 일부 화살표는 실제로 인과 관계를 나타낼 수 있지만 확률 모델에서는 손실됩니다. 어쩌면 a원인이 b있지만, a -> ba <- b동등하게 유효한 확률 모델입니다.
Robert Dodier

일부 소개 참조. 콜러 & 프리드먼 : "확률적인 그래픽 모델". Cowell, Dawid, Lauritzen 및 Spiegelhalter : "확률 적 네트워크 및 전문가 시스템". Castillo, Gutierrez 및 Hadi : "전문가 시스템 및 확률 적 네트워크 모델".
Robert Dodier

v- 구조를 유지하는 한 화살표를
바꾸고

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이것은 약간 불만족 스러울 수 있으므로,이 답변과 사전에 사과하지 말고 자유롭게 느끼십시오.

Bayes net에서 노드는 랜덤 변수를 나타내며 모서리는 조건부 종속성을 나타냅니다. 노드를 특정 방식으로 해석하면 컨디셔닝이 특정 방식으로 자연스럽게 흐릅니다. 임의로 되 돌리는 것은 데이터 모델링의 맥락에서 실제로 의미가 없습니다. 그리고 많은 시간에 화살표는 인과 관계를 나타냅니다.


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이것은 마크에서 아주 멀리 떨어져 있습니다. "자연스러운"해석은 모델에 부과 된 것으로, 모델 자체의 일부가 아닙니다. 종속성을 되돌릴 수 있으며 (네트워크로 표시되는 종속성 세트를 유지하기 위해 필요한 경우 추가 에지 추가) 여전히 베이지안 네트워크입니다. 네트워크 자체 만 검사해도 이치에 맞는지 대답 할 수 없습니다. 우연히 80 년대와 90 년대 베이지안 네트워크의 큰 움직임 중 하나 인 유대 펄 (Judea Pearl)은 최근에 모델에서 인과 관계를 표현하는 인과 관계를위한 공식적인 모델을 연구하고있다.
Robert Dodier

"네트워크 자체 만 검토해도 의미가 없는지 대답 할 수 없습니다." 나는 그런 말을 한 적이 없다. "노드를 특정 방식으로 해석 할 때 컨디셔닝이 특정 방식으로 흐르면 ..."이것은 내 편견을 반영 할 것입니다. 당신은 내가 베이 즈 네트에서 작업하는 것을 부를 수 있지만,이 질문은 결코 일어나지 않을 것입니다. 예를 들어, 두 노드가 서로 다른 시간에 동일한 변수를 나타내는 경우 컨디셔닝이 흐르는 방향에 대해서는 의문의 여지가 없습니다. 그러나 사람들이 Baye의 그물을 덜 단단한 방식으로 사용할 수있는 상황이있을 가능성을 받아들입니다.
Taylor

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질문 3

synergy.st-andrews.ac.uk/vannesmithlab 은 그래프가

G1 = o->o->o and
G2 = o<-o->o

하나의 동등성 클래스에 있습니다. 그 출처에 따르면, 모형은 정확히 동일한 관절 확률 분포를 나타냅니다.


맞지 않아요 G1의 경우 첫 번째와 마지막은 알려진 값이없는 경우에 의존합니다. G2의 경우 첫 번째와 마지막은 알려진 값이없는 경우에 의존하지 않습니다. G2 = o <- o -> o대신 쓰려고 했습니까 ? 어쨌든 나는 당신이 참조한 웹 페이지에서 특정 그래프에 대한 주장을 보지 못했습니다. 아마도 더 구체적 일 수 있습니다.
Robert Dodier
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