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贝叶斯网络怎么设置

发布时间: 2022-11-27 06:11:09

㈠ bnt matlab 怎么做mcmc有向无环贝叶斯网络结构学习

基于matlab的贝叶斯网络工具箱BNT是kevin p.murphy基于matlab语言开发的关于贝叶斯网络学习的开源包,提供了许多贝叶斯网络学习的底层基础函数库,支持多种类型的节点(概率分布)、精确推理和近似推理、参数学习及结构学习、静态模型和动态模型。

贝叶斯网络表示:BNT中使用矩阵方式表示贝叶斯网络,即若节点i到j有一条弧,则对应矩阵中(i,j)值为1,否则为0。

结构学习算法函数:BNT中提供了较为丰富的结构学习函数,都有:

  1. 学习树扩展贝叶斯网络结构的TANC算法learn_struct_tan().

  2. 2. 数据完整条件下学习一般贝叶斯网络结构的K2算法learn_struct_k2()、贪婪搜索GS(greedy search)算法learn_struct_gs()和爬山HC(hill climbing)算法learn_struct_hc()等。

  3. 3. 缺失数据条件下学习一般贝叶斯网络结构的最大期望EM(expectation maximization)算法learn_struct_EM()和马尔科夫链蒙特卡罗MCMC(Markov Chain Monte Carlo)learn_struct_mcmc()算法等。

  4. 参数学习算法函数:BNT中也提供了丰富的参数学习函数,都有:

  5. 1. 完整数据时,学习参数的方法主要有两种:最大似然估计learn_params()和贝叶斯方法bayes_update_params();

  6. 2. 数据缺失时,如果已知网络拓扑结构,用EM算法来计算参数,倘若未知网络拓扑结构,使用结构最大期望SEM(structure EM)算法learn_struct_SEM()。

  7. 推理机制及推理引擎:为了提高运算速度,使各种推理算法能够有效应用,BNT工具箱采用了引擎机制,不同的引擎根据不同的算法来完成模型转换、细化和求解。这个推理过程如下:

  8. BNT中提供了多种推理引擎,都有:

  9. 1. 联合树推理引擎jtree_inf_engine();

  10. 2. 全局联合树推理引擎global_joint_inf_engine();

  11. 3. 信念传播推理引擎 belprop_inf_engine();

  12. 4. 变量消元推理引擎 var_elim_inf_engine().

㈡ 贝叶斯网络 当节点很多时 怎么批量处理

实际上,是指任何设备具有唯一的网络地址,例如,网站,网络传真,网络打印机,文件服务器等,另外,因为每一个网卡被分配一个地址,在工厂出厂时,这样用户这是不可能改变这个地址。
地址的安排,例如我们日常的家庭地址,是用来区别他们的身份。
你的网络必须区分这个地址是从其他地址不同的能力。网络内部,也有很多的数据包从一个网络节点传输到另一个网络节点,就像客栈,并决定是正确的传达目的地的数据包,而这个目标,我们必须依靠网卡地址来标识。

㈢ 贝叶斯网络的条件概率表怎么构建

这个条件概率本是父节点联合分布下的条件概率,所以应该是四种状态

㈣ 怎么通俗易懂地解释贝叶斯网络和它的应用

我们首先呢下载贝叶斯网络工具箱再个呢解压压缩包然后将工具箱中bnt文件夹复制到matlab工具箱文件夹中(D:Program FilesMATLABR2014a oolbox)最后是打开matlab2014a,贝叶斯网络是处理不确定信息做有效的表示方法之一。其关键的特征之一是提供了把整个概率分布分解成几个局部分布的方法,网络的拓扑结构表明如何从局部的概率分布获得完全的联合概率分布。 贝叶斯网络适合于对领域知识具有一定了解的情况,至少对变量间的依赖关系较清楚。否则直接从数据中学习贝叶斯网络结构复杂性极高(随节点的增加成指数级增长)在这个网络meta分析中,研究者比较了多种非类固醇抗炎药治疗膝、 髋关节骨性关节炎疼痛的疗效,那两个大点就是样本量最大的两个不同的药物组(变量)。当然,伟大的贝叶斯统计怎么会仅仅局限于对文献数据的网络meta分析?教科书上说,贝叶斯网络,既形式上,一个贝叶斯网络就是一个有向无环图,结点表示随机变量,可以是可观测量、隐含变量、未知参量或假设等;结点之间的邮箱边表示条件依存关系,箭头指向的结点依存于箭头发出的结点(父节点),每个结点都与一个概率函数相关。看看!说明啥?长得多么多么像医学中各个疾病与其危险因素的关系啊!多么多么像临床诊断指南里一下症状中几条中满足几条考虑诊断的诊断轴啊!

㈤ 用GeNIe2.0软件如何构建贝叶斯网络各节点的先验概率怎么输入到软件中啊

鼠标放在节点上,点击右键,选择 Node Properties,选择 Definition 选项卡,,在该页面内输入条件概率。

㈥ 如何用matlab的BNT软建立一个贝叶斯网络及条件概率表

对上述信息建立贝叶斯网络,代码如下

[plain]view plainprint?

N=8;

dag=zeros(N,N);

A=1;S=2;T=3;L=4;B=5;E=6;X=7;D=8;

dag(A,T)=1;

dag(S,[LB])=1;

dag([TL],E)=1;

dag(B,D)=1;

dag(E,[XD])=1;

discrete_nodes=1:N;

node_sizes=2*ones(1,N);

bnet=mk_bnet(dag,node_sizes,'names',{'A','S','T','L','B','E','X','D'},'discrete',discrete_nodes);

bnet.CPD{A}=tabular_CPD(bnet,A,[0.99,0.01]);

bnet.CPD{S}=tabular_CPD(bnet,S,[0.5,0.5]);

bnet.CPD{T}=tabular_CPD(bnet,T,[0.99,0.95,0.01,0.05]);

bnet.CPD{L}=tabular_CPD(bnet,L,[0.99,0.9,0.01,0.1]);

bnet.CPD{B}=tabular_CPD(bnet,B,[0.7,0.4,0.3,0.6]);

bnet.CPD{E}=tabular_CPD(bnet,E,[1,0,0,0,0,1,1,1]);

bnet.CPD{X}=tabular_CPD(bnet,X,[0.95,0.02,0.05,0.98]);

bnet.CPD{D}=tabular_CPD(bnet,D,[0.9,0.2,0.3,0.1,0.1,0.8,0.7,0.9]);

draw_graph(dag)

说明:有N=8个节点,建立有向无环图dag,并且这些点的值是离散的,这里1=False 2=True,node_sizes给出了所有状态


mk_bnet中names后的{}里面给出了各个节点的别名

利用tabular_CPD设置各个变量的边缘概率,对于A和S,定义顺序是False True;对于T、L和B这类,顺序是FF FT TF TT;对于D这类,顺序是FFF FFT FTF FTT TFF TFT TTF TTT

简单检查下A的概率


[plain]view plainprint?

engine=jtree_inf_engine(bnet);

evidence=cell(1,N);

[engine,loglik]=enter_evidence(engine,evidence);

m=marginal_nodes(engine,A);

m.T()

现在可以给定任意条件,然后计算概率了。

[plain]view plainprint?

例如要计算任意组合条件下,个体分别得Tub、lungcancer和bronchitis的概率。下面代码计算了P(T=True|A=False,S=True,X=True,D=False)的概率

[plain]view plainprint?

engine=jtree_inf_engine(bnet);

evidence=cell(1,N);

evidence{A}=1;

evidence{S}=2;

evidence{X}=2;

evidence{D}=1;

[engine,loglik]=enter_evidence(engine,evidence);

m=marginal_nodes(engine,T);

m.T(2)

㈦ 贝叶斯网络

贝叶斯网络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,也是一些变量的联合概率分布的图形表示。通常包含两个部分,一个是贝叶斯网络结构图,它是一个有向无环图(DAG),其中图中的每个节点代表相应的变量,节点之间的连接关系代表了贝叶斯网络的条件独立语义。另一部分,就是节点和节点之间的条件概率表(CPT),也就是一系列的概率值。如果一个贝叶斯网络提供了足够的条件概率值,足以计算任何给定的联合概率,我们就称,它是可计算的,即可推理的。 什么是贝叶斯推断?使用贝叶斯方法处理不确定性,需要利用贝叶斯定理将先验分布更新至后验分布中,这无疑是最流行的方法之一。但还存在其他非贝叶斯方法,例如集中不等式就是非贝叶斯方法,它们允许计算置信区间和不确定性集合。

贝叶斯网络随机变量的连接方式主要有顺连、分连、汇连这三种连接形式。

基于python的pgmpy库构建贝叶斯网络,其步骤是先建立网络结构, 然后填入相关参数。 1.针对已知结构及参数,先采用BayesianModel构造贝叶斯网结构

这个贝叶斯网络中有五个节点: Pollution, Cancer, Smoker, Xray, Dyspnoea.

(‘Pollution’, ‘Cancer’): 一条有向边, 从 Pollution 指向 Cancer, 表示环境污染有可能导致癌症.

(‘Smoker’, ‘Cancer’): 吸烟有可能导致癌症.

(‘Cancer’, ‘Xray’): 得癌症的人可能会去照X射线.

(‘Cancer’, ‘Dyspnoea’): 得癌症的人可能会呼吸困难.

cancer_model
<pgmpy.models.BayesianModel.BayesianModel at 0x7f57c7f593d0>

Pollution: 有两种概率, 分别是 0.9 和 0.1.

Smoker: 有两种概率, 分别是 0.3 和 0.7. (意思是在一个人群里, 有 30% 的人吸烟, 有 70% 的人不吸烟)

Cancer: envidence 表示有 Smoker 和 Pollution 两个节点指向 Cancer 节点;

测试网络结构是否正确

在构建了贝叶斯网之后, 我们使用贝叶斯网来进行推理. 推理算法分精确推理和近似推理. 精确推理有变量消元法和团树传播法; 近似推理算法是基于随机抽样的算法.

Finding Elimination Order: : 100%|██████████| 1/1 [00:00<00:00, 1096.55it/s]
Eliminating: Pollution: 100%|██████████| 1/1 [00:00<00:00, 888.25it/s]
+-----------+---------------+
| Cancer | phi(Cancer) |
+===========+===============+
| Cancer(0) | 0.0320 |
+-----------+---------------+
| Cancer(1) | 0.9680 |
+-----------+---------------+

True

CPD of D:
+------+------+
| D(0) | 0.49 |
+------+------+
| D(1) | 0.51 |
+------+------+
CPD of G:
+------+---------------------+-----+---------------------+
| D | D(0) | ... | D(1) |
+------+---------------------+-----+---------------------+
| I | I(0) | ... | I(1) |
+------+---------------------+-----+---------------------+
| G(0) | 0.46320346320346323 | ... | 0.519650655021834 |
+------+---------------------+-----+---------------------+
| G(1) | 0.5367965367965368 | ... | 0.48034934497816595 |
+------+---------------------+-----+---------------------+
CPD of I:
+------+-------+
| I(0) | 0.512 |
+------+-------+
| I(1) | 0.488 |
+------+-------+
CPD of S:
+------+----------+---------------------+
| I | I(0) | I(1) |
+------+----------+---------------------+
| S(0) | 0.515625 | 0.48770491803278687 |
+------+----------+---------------------+
| S(1) | 0.484375 | 0.5122950819672131 |
+------+----------+---------------------+
CPD of L:
+------+--------------------+---------------------+
| G | G(0) | G(1) |
+------+--------------------+---------------------+
| L(0) | 0.5424430641821946 | 0.46034816247582205 |
+------+--------------------+---------------------+
| L(1) | 0.4575569358178054 | 0.539651837524178 |
+------+--------------------+---------------------+

㈧ 贝叶斯网络基本原理

贝叶斯网络又称信念网络,是有向无环图的网络拓扑结构和贝叶斯概率方法有机结合的模型表示,描述了各个数据项及其相互间的依赖关系。一个 BN 包括了一个拓扑结构模型和与之相关的一组条件概率参数。结构模型是一个有向无环图,每个节点则表示一个随机变量,是对于状态、过程、事件等实体的某个特性的形象描述,其中的有向边则表示随机变

量之间的条件依赖关系。BN 中每个节点( 除根节点外) 都有一个给定其父节点情况下的条件概率分布。2. 1. 1 贝叶斯网络定理

BN 是一种概率网络,即基于概率推理的图形化网络,这个概率网络的基础是贝叶斯公式。我们先来看一看贝叶斯基本公式。

定义 2. 1 条件概率: 设 X、Y 是两个事件,且 P( X) >0,称

基于BN+GIS新技术的突水态势研究

为在事件 X 发生的条件下事件 Y 发生的条件概率。

定义 2. 2 联合概率: 设 X,Y 是两个事件,且 P( X) >0,它们的联合概率为:

基于BN+GIS新技术的突水态势研究

定义2.3全概率公式:设试验E的样本空间为S,X为E的事件,Y1,Y2,…,Yn为E的一组事件,满足:

基于BN+GIS新技术的突水态势研究

定义2.4贝叶斯公式:根据定义2.1、定义2.2和定义2.3,很容易推得众所周知的贝叶斯公式:

基于BN+GIS新技术的突水态势研究

2. 1. 2 贝叶斯网络的拓扑结构

BN 是一个具有概率分布的有向无环图( Directed Acyclic Graph) ,其中每个节点代表一个数据变量或者属性,节点间的弧段代表数据变量( 属性) 之间的概率依赖关系。一条弧段由一个数据变量( 属性) X 指向另外一个数据变量( 属性) Y,说明数据变量 X 的取值可以对数据变量 Y 的取值产生影响。既然是有向无环图,因此 X,Y 间不构成有向回路。在 BN 当中,连接两个节点的一条弧 XY 中的弧头节点( 直接的原因节点) X 叫做弧尾节点( 结果节点) Y 的双亲节点( Parents) ,Y 叫做 X 的孩子节点( Children) 。如果从节点 A 有一条有向通路指向 B,则称节点 A 为节点 B 的祖先( Ancestor) ,同时称节点 B 为节点 A 的后代( Descendent) 。

BN 能够利用简单明了的图形表达方式定性地表示事件间复杂的概率关系和因果关系,在给定某些先验信息后,还可以定量地表示这些因果概率关系。BN 的拓扑结构通常是根据具体的问题和研究对象来确定的。目前如何通过结构学习自动确定和优化网络的拓扑结构是 BN 的一个研究热点。

2.1.3 条件独立性假设

条件独立性假设是BN进行定量推理的理论基础,可以减少先验概率的数目,从而大大地简化推理和计算过程。

BN的条件独立性假设的一个很重要的判据就是着名的分隔定理(D-Separation):

定义2.5阻塞:G=(V(G),E(G))为一个有向非循环图,s是其中的一条链。当s包含3个连续的节点x,y,z,满足以下3种情况之一,我们称s被节点集合W(WV(G))阻塞:

(1)z∈W,s上存在弧x→z和z→y;

(2)z∈W,s上存在弧x←z和z→y;

(3)s上存在弧x→z和z←y,σ(z)∩W=,σ(z)表示z以及z的所有子孙节点的集合。

图2.1 阻塞的3种情形

定义2.6阻塞集:两个节点x和y间的所有路径都被节点集合Z所阻塞,则称集合Z为x,y两个节点间的阻塞集。

定义2.7D-Separation:令X,Y和Z是一个有向无环图G中3个不相交节点的子集,如果在集合X和Y中所有节点间的所有路径都被集合Z所阻塞,则称集合X,Y被Z集合(d-separation),表示为<X,Y|Z>G,也称Z为X和Y的切割集。否则,称在给定集合Z下集合X和Y的图形依赖。

这个判据指出,如果Z隔离了X和Y时,那么可以认为X与Y是关于Z条件独立的,即:P(X|Y,Z)=P(X|Y)。

㈨ 列举三种构建贝叶斯网络的方法

构建贝叶斯网络可以通过该网三种不同的连接方式来进行。贝叶斯网络三种基本连接方式:同父结构,V型结构,顺序结构。构建贝叶斯网络的方法:

贝叶斯网络:包括一个有向无环图(DAG)和一个条件概率表集合。

DAG中每一个节点表示一个随机变量,可以是可直接观测变量或隐藏变量,而有向边表示随机变量间的条件依赖;条件概率表中的每一个元素对应DAG中唯一的节点,存储此节点对于其所有直接前驱节点的联合条件概率。

构建一个贝叶斯网络流程:

根据前面贝叶斯网络的定义,我们可以初步的知道一个贝叶斯网络的构成,那么可以根据它的定义来构造一个贝叶斯网络,其实就是围绕着它的组成元素:DAG和节点参数与边的方向,下面分这两步来描述下如何构造一个贝叶斯网络。

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.训练贝叶斯网络参数——估计出各节点的条件概率表。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,像我们上面的例子,那么这一步的训练是直观的,方法类似于朴素贝叶斯分类。

㈩ 如何在matlab2014a中添加贝叶斯网络工具箱

工具箱解压到你的matlab程序目录, 进入其中的子目录gui, 在命令窗口运行: >> flpath 就设置好了. >>fraclab 启动工具箱GUI界面