贝叶斯网络局部因果结构学习方法研究及其应用
[Abstract]:In the past few years, a large number of studies have focused on the discovery of causal Bayesian networks in a data-driven way. Causality reveals the essence of the function of system elements. Causal structure learning has become an important structural learning method in Bayesian network learning. But learning global Bayesian networks from data is a NP problem, and people usually only care about the local causal structure of the variables of interest. Therefore, learning the local causal structure of target variables in Bayesian networks is an important research topic in this field. The local causality structure learning method can be applied to discover the causality knowledge in the economic field. Finding out the local causal structure of the target variable is a challenging problem and has important scientific significance and high application value. In this paper, a series of studies will be carried out on the local causal structure learning of target variables. The learning of local causality structure mainly includes two aspects: one is to obtain the local model about the target variable from the data, the other is to find the causality between the variables in the local model. For these two aspects of the research work, the research work carried out in this paper is as follows: first, in order to effectively learn the local causal structure of the target variables in the network, A local causal structure learning method based on disturbance learning (I-LCSL method) is proposed. Firstly, the local model of the target variables is obtained from the observed data by using the structural partition ability of Markov blanket. Secondly, using the causality discovery ability of disturbance learning, a disturbance variable is randomly selected from the local model for disturbance, and then a set of disturbance data is obtained. Finally, the dynamic programming algorithm is used to study the local causal structure of variables. The error rate of edges is used to evaluate the local causality structure learned by I-LCSL method. Secondly, an active learning method based on causality strength for local causal structure (CSI-LCSL method) is proposed to overcome the disadvantages of the existing methods which are difficult to determine the disturbance nodes. Firstly, the local model of the target node is generated by finding the Markov blanket of the target node. Secondly, the asymmetric information entropy is used to analyze the causality strength of each node in the local model. Thirdly, a local causal network for the target node is obtained by combining the posteriori probability of the learning edge between the perturbed data and the observed data. Finally, the structural information entropy is used to evaluate the learning results of CSI-LCSL method. Based on the real-life data, the method proposed in this paper is evaluated synthetically. Experimental results show that the proposed method can effectively find the local causal structure of the target variables and the learning results are better than those of other current algorithms. Finally, we use the local causal structure learning method proposed in this paper to find the local causal structure of real estate industry and coal oil industry on the financial sector plate data set.
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP181
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