Bayes 网络诊断

Bayes 网络诊断」是指从结果推测一个起因的推理,也称为自底向上的推理。目的是在已知结果时,找出产生该结果的原因。已知发生了某些结果,根据Bayes 网络推理计算造成该结果发生的原因和发生的概率。该诊断作用多用于病理诊断,故障诊断中,目的是找到疾病发生、故障发生的原因。

假如给出了以下训练好的的Bayes网络

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在已知结果节点发生与否的情况下,推断条件节点发生的概率。

例一

比如需要求解计算已知 X 光检查呈阳性的情况下,患脑瘤的概率。

解:

True 0.98 0.01
False 0.02 0.99

以及

True 0.2 0.001
False 0.8 0.999
即求 $P(+BT +PX)$ 的概率。根据条件概率

也就是说,当 X 光检查呈阳性的情况下,患脑瘤的概率为

例二

例如,计算已知头疼的情况下,患脑瘤的概率,即求 的概率。

根据条件概率公式

除了 概率已知外,还需先求 以及 的概率

从例 1 可知,HA 与 HO 和 BT 有关,而 HO 仅与 PT 有关。由全概率公式求得 ,并可求得 ,再次利用全概率公式,可得

上面的计算得到了已知患脑瘤的情况下头疼的概率是 0.913,这个条件概率是一个边缘分布。它是从联合条件概率分布 去掉一个条件 得到的。最后计算在头疼的条件下,患脑癌的概率

综上,可以归纳出 Bayes 网络诊断算法的步骤:

输入:给定 Bayes 网络 ,给定若干个结果节点发生与否的事实向量 ,给定待诊断的某个节点 .

输出:结点 发生的概率

  1. 把证据向量输入到 Bayes 网络
  2. 中每一个没处理过的节点 ,如果它具有发生的事实,则标记它为已经处理过;否则继续下面的步骤
  3. 如果父节点中有一个没有处理过,则不处理这个节点;否则,继续下面的步骤
  4. 根据节点 的所有父节点的概率以及条件概率或联合条件概率计算节点 的概率分布,并把结点 标记为已处理。
  5. 重复上述步骤,共 次。此时,节点 的概率分布就是它的发生概率。算法结束。