07-贝叶斯网络new'.pptx

贝叶斯网络是一种概率建模方法，用于处理复杂的不确定性问题，尤其在数据分析和数据挖掘领域广泛应用。该技术基于贝叶斯定理，该定理是由18世纪的数学家Thomas Bayes提出的，允许我们在已有先验知识的基础上更新我们对事件发生的概率估计。 贝叶斯决策论是贝叶斯网络的核心概念之一，它是在已知所有相关概率的情况下，用于做决策的理论框架。在分类问题中，贝叶斯决策考虑如何根据样本的后验概率和误判损失来选择最佳分类。给定N个类别，如果将原本属于cj类的样本误分类到ci类会带来一定的损失λij，我们的目标是找到一个判定准则，使总体风险（期望损失）最小。贝叶斯最优分类器h*是能最小化条件风险的分类器，它的性能反映了分类器理论上能达到的最佳精度，即模型的理论上限。 然而，在实际应用中，直接获取后验概率往往是困难的。为此，我们需要建立联合概率分布的模型，然后从中推导出后验概率。这里就区分了判别式模型和生成式模型两种策略。判别式模型如决策树、BP神经网络和SVM，直接针对条件概率p(c|x)进行建模，而生成式模型如贝叶斯分类器、混合高斯模型和隐马尔科夫模型，估计的是联合概率分布p(x,c)。 在生成模型中，贝叶斯定理被用来推导后验概率，但估计类条件概率（似然）是一个挑战，特别是当特征维度较高时，训练样本往往不足以覆盖所有可能的特征组合。为了解决这个问题，通常采用极大似然估计（MLE）来估计概率分布的参数。MLE的基本思想是选取使训练数据出现可能性最大的参数值。在频率主义视角下，参数被视为固定但未知的量，通过最大化样本数据出现的似然性来估计；而在贝叶斯学派的视角中，参数被视为随机变量，有自身的先验分布，通过后验概率来更新对参数的理解。 在实际的贝叶斯网络构建过程中，我们需要首先确定网络结构，即定义节点之间的依赖关系，然后通过MLE或其他参数估计方法来估计网络中的条件概率。此外，还可以使用EM（Expectation-Maximization）算法来处理含有隐藏变量的情况，EM算法通过迭代方式同时估计参数和隐藏变量的期望值，以最大化似然函数。 贝叶斯网络结合了概率论、统计学和机器学习的理论，为处理复杂数据问题提供了一种强大且灵活的工具。在互联网和其他领域，贝叶斯网络被广泛应用于推荐系统、文本分类、故障诊断和许多其他数据分析任务。