JP2008293199A - Bayesian network information processing device and bayesian network information processing program - Google Patents
Bayesian network information processing device and bayesian network information processing program Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008293199A JP2008293199A JP2007136858A JP2007136858A JP2008293199A JP 2008293199 A JP2008293199 A JP 2008293199A JP 2007136858 A JP2007136858 A JP 2007136858A JP 2007136858 A JP2007136858 A JP 2007136858A JP 2008293199 A JP2008293199 A JP 2008293199A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- random variable
- node
- value
- probability
- input means
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Information Retrieval, Db Structures And Fs Structures Therefor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ベイジアンネットワーク情報に関する情報処理を行なうベイジアンネットワーク情報処理装置およびベイジアンネットワーク情報処理プログラムに関する。 The present invention relates to a Bayesian network information processing apparatus and a Bayesian network information processing program that perform information processing related to Bayesian network information.
従来、確率変数間の因果関係をモデル化した情報の一つとしてベイジアンネットワーク情報がある。具体的には、ベイジアンネットワーク情報は有向グラフのノードに確率変数を割り当てて、確率変数間の因果関係の有無をノード間の矢印により表現し、因果関係の強さを各ノードに割り当てられた確率変数の条件付確率で表現する。つまりベイジアンネットワーク情報では確率変数間の因果関係をベイジアンネットワーク情報上の構造情報と確率情報であるパラメータとで表現している(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, Bayesian network information is one type of information that models causal relationships between random variables. Specifically, Bayesian network information assigns random variables to the nodes of the directed graph, expresses the presence or absence of causal relationships between the random variables by arrows between the nodes, and the random variables assigned the strength of the causal relationship to each node It is expressed by the conditional probability of. That is, in the Bayesian network information, the causal relationship between random variables is expressed by structural information on the Bayesian network information and parameters that are probability information (see, for example, Patent Document 1).
また、ベイジアンネットワーク情報では、確率変数間の静的な因果関係を表現するだけでなく、あるノードの事象、つまり確率変数の値が確定した場合における他の確率変数がとるそれぞれの値の発生確率を求める確率的推論といった動的な因果関係の表現も可能である。 In addition, Bayesian network information not only represents the static causal relationship between random variables, but also the occurrence probability of each value taken by other random variables when the event of a certain node, that is, the value of the random variable is fixed. It is also possible to express dynamic causal relationships such as probabilistic reasoning to find
ベイジアンネットワーク情報は、このような技術を用いることで、確率変数間の因果関係が有向グラフにより表現されるため、確率変数間の因果関係を人間が直感的に把握し易いという利点がある。
前述したベイジアンネットワーク情報を有識者の主観に基づき構築する場合、有識者から対象領域に対する知識を効果的に引き出し、ベイジアンネットワーク情報の構造とパラメータを決定する必要があった。これに関し、パラメータである条件付確率の値を有識者に直接尋ねる、あるいは有識者が直接設定することは、有識者が確率論に精通していない場合には難しい。また、ベイジアンネットワーク情報の規模が大きくなればなるほど、この設定には手間がかかる。 When constructing the Bayesian network information described above based on the subjectivity of an expert, it is necessary to effectively extract knowledge about the target area from the expert and determine the structure and parameters of the Bayesian network information. In this regard, it is difficult for an expert to directly ask or set the value of a conditional probability that is a parameter if the expert is not familiar with probability theory. In addition, the larger the scale of the Bayesian network information, the more time is required for this setting.
そこで、本発明の目的は、ベイジアンネットワーク情報のノードに割り当てられた確率変数の条件付確率を容易に設定することが可能になるベイジアンネットワーク情報処理装置およびベイジアンネットワーク情報処理プログラムを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a Bayesian network information processing apparatus and a Bayesian network information processing program capable of easily setting a conditional probability of a random variable assigned to a node of Bayesian network information. .
すなわち、本発明に係わるベイジアンネットワーク情報処理装置は、2つの値を取るベイジアンネットワーク情報の確率変数が対応付けられた複数のノードおよび当該複数のノードを親ノードとし、2つの値を取るベイジアンネットワーク情報の確率変数が対応付けられた単一の子ノードからなる構造情報を入力し、この入力した構造情報の親ノードの事前確率値、子ノードの条件付確率の上下限値および親ノードの子ノードへの相対的な寄与度を設定し、これらをもとにして子ノードの条件付確率を計算することを特徴とする。 That is, the Bayesian network information processing apparatus according to the present invention includes a plurality of nodes associated with random variables of Bayesian network information taking two values, and Bayesian network information taking two values using the plurality of nodes as parent nodes. Input the structure information consisting of a single child node associated with the random variable of the parent, the prior probability value of the parent node of the input structure information, the upper and lower limit values of the conditional probability of the child node, and the child node of the parent node Relative contribution degree is set, and conditional probabilities of child nodes are calculated based on these.
本発明によれば、ベイジアンネットワーク情報のノードに割り当てられた確率変数の条件付確率を容易に設定することができる。 According to the present invention, it is possible to easily set a conditional probability of a random variable assigned to a node of Bayesian network information.
以下図面により本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置の一例を示すブロック図である。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a Bayesian network information parameter setting device according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、本発明の第1の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置1は、構造入力部2、設定情報入力部3、出力表示部4、記憶装置5、パラメータ設定部6を備える。
As shown in FIG. 1, a Bayesian network information
構造入力部2や設定情報入力部3は例えばキーボードやマウスである。このうち、構造入力部2は、パラメータの設定対象となるベイジアンネットワーク情報の構造の入力を受け付ける構造情報入力手段を有する。また、設定情報入力部3は、パラメータの設定を行うための情報の入力を受け付ける確率情報入力手段、相対比入力手段、条件付確率第1入力手段および確率第2入力手段を有する。
The
出力表示部4は、例えばベイジアンネットワーク情報の構造やパラメータに関する情報を表示するディスプレイ装置などである。
The
記憶装置5はハードディスクドライブや不揮発性メモリなどの記憶媒体であり、パラメータ設定部6による実行対象の制御用プログラムを記憶する。また、記憶装置5はワークメモリとしても機能する。
The
パラメータ設定部6は、構造入力部2および設定情報入力部3からの入力情報に基づきベイジアンネットワーク情報のパラメータを設定する。
The
また、パラメータ設定部6は、構造分析部11とパラメータ計算部12を有する。構造分析部11は、入力されたベイジアンネットワーク情報の構造を分析し、後に述べる図3に示すようなサブネットワークへの変換を行う分解手段である。パラメータ計算部12は、ベイジアンネットワーク情報のパラメータを計算する計算手段である。
The
次に、ベイジアンネットワーク情報の概要について説明する。ベイジアンネットワーク情報は、ノードに確率変数を対応させて、確率変数間の因果関係をノード間の矢印とノードに付与された条件付確率で表現する。つまり、ベイジアンネットワーク情報はノードと当該ノード間の矢印により表現される「構造情報」と、ベイジアンネットワーク情報上の各ノードに付与された条件付確率である「パラメータ」により構成される。 Next, an overview of Bayesian network information will be described. The Bayesian network information associates a random variable with a node, and expresses a causal relationship between the random variables with an arrow between the nodes and a conditional probability given to the node. That is, the Bayesian network information includes “structure information” expressed by a node and an arrow between the nodes, and “parameter” that is a conditional probability given to each node on the Bayesian network information.
図2は、ベイジアンネットワーク情報の一例で、各種身体症状とインフルエンザの因果関係を示す図である。
図2に示したベイジアンネットワーク情報では、「頭痛」、「腹痛」、「発熱」といった各種の身体症状と「インフルエンザ」という病気との因果関係を示したベイジアンネットワーク情報である。このベイジアンネットワーク情報におけるそれぞれのノードには身体症状の有無やインフルエンザの発症の有無といった事象を示す確率変数が割り当てられる。確率変数とは確率にもとづいて異なる値をとる変数である。
FIG. 2 is an example of Bayesian network information, showing the causal relationship between various physical symptoms and influenza.
The Bayesian network information shown in FIG. 2 is Bayesian network information that shows the causal relationship between various physical symptoms such as “headache”, “abdominal pain”, and “fever” and the disease “flu”. Each node in the Bayesian network information is assigned a random variable indicating an event such as the presence or absence of a physical symptom or the presence or absence of influenza. A random variable is a variable that takes different values based on the probability.
具体的には、図2に示したベイジアンネットワーク情報では4つのノードが示されている。1つ目のノードは頭痛、2つ目のノードは腹痛、3つ目のノードは発熱、4つ目のノードはインフルエンザ、の確率変数を示している。1つ目乃至3つ目のノードの確率変数の値は「有」および「無」の何れかであり、4つ目のノードの確率変数の値は「Yes」および「No」の何れかである。「有」や「YES」は確率変数に対応する身体症状や病気を発症していることを意味し、「無」や「No」は確率変数に対応する身体症状や病気を発症していないことを意味する。 Specifically, four nodes are shown in the Bayesian network information shown in FIG. The first node shows a random variable of headache, the second node has abdominal pain, the third node has fever, and the fourth node has influenza. The value of the random variable of the first to third nodes is either “Yes” or “No”, and the value of the random variable of the fourth node is either “Yes” or “No”. is there. “Yes” or “YES” means that a physical symptom or illness corresponding to a random variable has developed, and “No” or “No” means that a physical symptom or illness corresponding to a random variable has not occurred. Means.
更にこのベイジアンネットワーク情報では、確率変数間の因果関係の有無を矢印の接続により表現し、因果関係の強さをノードに付与した条件付確率により表現している。ここで、Pr(A=a)という表記は確率変数Aがaという値をとる確率を意味する。このようなモデル化を行なうことで確率変数間の静的な関係を表現できる。また、このベイジアンネットワーク情報中のあるノードに対して確率変数の値が明確になった場合に他の確率変数のとる値の発生確率を推論する確率的推論も可能である。 Further, in this Bayesian network information, the presence or absence of a causal relationship between random variables is expressed by connection of arrows, and the strength of the causal relationship is expressed by a conditional probability given to a node. Here, the notation Pr (A = a) means the probability that the random variable A takes the value a. By performing such modeling, a static relationship between random variables can be expressed. In addition, when the value of a random variable becomes clear for a certain node in the Bayesian network information, probabilistic inference is possible in which the occurrence probability of the value taken by another random variable is inferred.
図2に示した1つ目乃至3つ目のノードは矢印に沿って4つ目のノードと接続されている。これは、前述した4つ目のノードの確率変数がある値をとる確率が、1つ目のノードの確率変数がとる値、2つ目のノードの確率変数がとる値および3つ目のノードの確率変数がとる値に依存していることを意味する。このような場合、1つ目乃至3つ目のノードは4つ目のノードの親ノードであり、4つ目のノードは1つ目乃至3つ目のノードの子ノードであると呼称することができる。
つまり、一方のノードから他方のノードに向けて矢印が存在する場合、この2ノード間では前述した一方のノードを親ノード、他方のノードを子ノードと呼ぶ。
The first to third nodes shown in FIG. 2 are connected to the fourth node along the arrow. This is because the probability that the random variable of the fourth node takes a certain value is the value that the random variable of the first node takes, the value that the random variable of the second node takes, and the third node Means that it depends on the value taken by the random variable. In such a case, the first to third nodes are called parent nodes of the fourth node, and the fourth node is called a child node of the first to third nodes. Can do.
That is, when there is an arrow from one node to the other node, between the two nodes, the aforementioned one node is called a parent node and the other node is called a child node.
図2に示したベイジアンネットワーク情報では、頭痛を発症する確率Pr(頭痛=有)は0.1であり、頭痛を発症しない確率Pr(頭痛=無)は0.9である。
また、腹痛を発症する確率Pr(腹痛=有)は0.05であり、腹痛を発症しない確率Pr(腹痛=無)は0.95である。発熱を発症する確率Pr(発熱=有)は0.03であり、発熱を発症しない確率Pr(発熱=無)は0.97である。
In the Bayesian network information shown in FIG. 2, the probability Pr (headache = present) of developing a headache is 0.1, and the probability Pr (headache = none) of not developing a headache is 0.9.
Further, the probability Pr (abdominal pain = present) of developing abdominal pain is 0.05, and the probability Pr (abdominal pain = no) of not developing abdominal pain is 0.95. The probability Pr of developing fever (fever = present) is 0.03, and the probability Pr of not generating fever (fever = none) is 0.97.
また、図2に示したように、頭痛、腹痛および発熱の症状が全てみられる場合にインフルエンザを発症する確率Pr(インフルエンザ=Yes|頭痛=有,腹痛=有,発熱=有)は0.9であり、頭痛、腹痛および発熱の症状が全てみられない場合にインフルエンザを発症しない確率Pr(インフルエンザ=No|頭痛=無,腹痛=無,発熱=無)は0.99である。 Further, as shown in FIG. 2, the probability Pr of developing influenza when all symptoms of headache, abdominal pain and fever are observed (influenza = Yes | headache = yes, abdominal pain = yes, fever = yes) is 0.9. The probability Pr (influenza = No | headache = no, abdominal pain = no, fever = no) of not developing influenza when no symptoms of headache, abdominal pain and fever are observed is 0.99.
次に、ベイジアンネットワーク情報で用いる記法について説明する。以下の説明では、ノード名は確率変数を兼ねているものとする。例えばノードAは確率変数がAであるノードを意味する。また、確率変数Aは定義域としてA={a1,a2,…,aP}をとるものとする。定義域で示される値は確率変数が確率にしたがってとる値である。例えば、確率変数Aがある命題の真偽を表現している場合には、定義域の値の数は2となり、a1=¬a2が成り立つ。a1=¬a2はa2の否定がa1と等しいことを意味する。 Next, the notation used in Bayesian network information will be described. In the following description, it is assumed that the node name also serves as a random variable. For example, node A means a node whose random variable is A. The random variable A is assumed to take A = {a 1 , a 2 ,..., A P } as a domain. The value shown in the domain is the value that the random variable takes according to the probability. For example, when the probability variable A represents the truth of a proposition, the number of domain values is 2, and a 1 = ¬a 2 holds. a 1 = ¬a 2 means that negation of a 2 is equal to a 1 .
また、ΣAPr(A)と確率変数Aが上記の定義域のそれぞれの値をとる確率との関係は以下の式(1)で示される。
ΣAPr(A)
=Pr(A=a1)+Pr(A=a2)+…+Pr(A=aP)=1 …式(1)
なお、本実施形態では、定義域として2つの値をとる確率変数のみを扱うものとする。
Further, the relationship between Σ A Pr (A) and the probability that the random variable A takes each value in the above-described domain is expressed by the following formula (1).
Σ A Pr (A)
= Pr (A = a 1 ) + Pr (A = a 2 ) +... + Pr (A = a P ) = 1 (1)
In the present embodiment, only a random variable having two values as a domain is handled.
図3は、ベイジアンネットワーク情報における親ノードと子ノードとの関係の第1の例を示す図である。
図3に示した例では、ノードP1、ノードP2、ノードP3、…ノードPnがノードCの親ノードとなっている。
ノードP1,P2,…Pnの事前確率がPr(P1),Pr(P2),…,Pr(Pn)である場合、つまりノードP1,P2,…Pnがもつ確率変数P1,P2,…Pnがそれぞれある値をとった場合にノードCの確率変数Cがある値をとる条件付確率はPr(C|P1,P2,…,Pn)となる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a first example of a relationship between a parent node and a child node in Bayesian network information.
In the example illustrated in FIG. 3, the node P 1 , the node P 2 , the node P 3 ,..., The node P n are the parent nodes of the node C.
Node P 1, P 2, ... P n prior probability of Pr (P 1), Pr ( P 2), ..., if a Pr (P n), i.e. the node P 1, P 2, ... with the P n When the random variables P 1 , P 2 ,... P n take a certain value, the conditional probability that the random variable C of the node C takes a certain value is Pr (C | P 1 , P 2 ,..., P n ). It becomes.
本実施形態では、これらのパラメータを設定することを目的としている。本実施形態で扱う確率変数は2値であるので、ここでは便宜的に確率変数C={1,0},確率変数Pi={1,0}と考え、確率変数C=1の生起確率を上げるものをPi=1、下げるものをPi=0とする。つまり、以下の式(2)が成り立つ。 The purpose of this embodiment is to set these parameters. Since the random variable handled in this embodiment is binary, it is assumed here that the random variable C = {1, 0} and the random variable P i = {1,0] for convenience, and the occurrence probability of the random variable C = 1. Those that increase are set to P i = 1, and those that increase are set to P i = 0. That is, the following formula (2) is established.
Pr(C=1|P1=p1,P2=p2,…,Pi=1,…,Pn=pn)
>Pr(C=1|P1=p1,P2=p2,…,Pi=0,…,Pn=pn) …式(2)
ただし、式(2)の右辺と左辺においてPi以外の確率変数は固定とする。
Pr (C = 1 | P 1 = p 1 , P 2 = p 2 ,..., P i = 1,..., P n = p n )
> Pr (C = 1 | P 1 = p 1 , P 2 = p 2 ,..., P i = 0,..., P n = p n ) (2)
However, random variables other than P i are fixed on the right and left sides of Equation (2).
図4は、ベイジアンネットワーク情報の親ノードと子ノードとの関係の第2の例を示す図である。図5は、ベイジアンネットワーク情報の親ノードと子ノードとの関係の第2の例における親ノードと子ノードとの組を区分した例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating a second example of a relationship between a parent node and a child node in Bayesian network information. FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which a set of a parent node and a child node in a second example of the relationship between the parent node and the child node in the Bayesian network information is divided.
図4に示した例では、ノード「1」、ノード「2」、ノード「3」はノード「4」の親ノードである。また、ノード「2」はノード「3」の親ノードである。また、ノード「3」、ノード「4」はノード「5」の親ノードである。また、ノード「5」はノード「6」の親ノードである。また、ノード「6」はノード「7」の親ノードである。また、ノード「7」はノード「8」の親ノードである。また、ノード「7」はノード「9」の親ノードである。また、ノード「9」、ノード「11」はノード「10」の親ノードである。 In the example illustrated in FIG. 4, the node “1”, the node “2”, and the node “3” are parent nodes of the node “4”. Node “2” is a parent node of node “3”. Nodes “3” and “4” are parent nodes of node “5”. Node “5” is a parent node of node “6”. Node “6” is a parent node of node “7”. Node “7” is a parent node of node “8”. Node “7” is a parent node of node “9”. Nodes “9” and “11” are parent nodes of node “10”.
ベイジアンネットワーク情報全体に対してパラメータ設定を行うには、図5に示すような複数の親ノードと1つの子ノードからなるサブネットワークに対しパラメータ設定を行い、それをネットワーク全体に対して繰り返し適用する。
例えば、ベイジアンネットワーク情報の構造が図4に示した構造である場合には、点線で囲んでいる部分を図5に示したような独立した複数のサブネットワークに分解し、それぞれのサブネットワークについてパラメータ設定を行なえば良い。
In order to perform parameter setting for the entire Bayesian network information, parameter setting is performed for a sub-network composed of a plurality of parent nodes and one child node as shown in FIG. 5, and this is repeatedly applied to the entire network. .
For example, when the structure of the Bayesian network information is the structure shown in FIG. 4, the portion surrounded by the dotted line is decomposed into a plurality of independent sub-networks as shown in FIG. You only need to make settings.
次に、図1に示した構成のベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置の動作について説明する。図6は、本発明の第1の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。
図7は、本発明の第1の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置が入力するベイジアンネットワーク情報の一例を示す図である。
まず、パラメータ設定部6は、構造入力部2への入力操作により図7に示した構造のベイジアンネットワーク情報が入力されると、この情報を記憶装置5に記憶する(ステップS1)。本実施形態では、1つの子ノードに対して存在する親ノードが複数であるとする。
そして、パラメータ設定部6は、設定情報入力部3に対する入力操作により、親ノードを持たないノードに対して事前確率を設定する。
図7に示した例では、親ノードを持たないノードとしてノードP1,P2,P3が存在する。よって、パラメータ設定部6は、設定情報入力部3に対する入力操作により、それぞれのノードに対して事前確率値Pr(P1),Pr(P2),Pr(P3)を設定する(ステップS2)。
Next, the operation of the Bayesian network information parameter setting device configured as shown in FIG. 1 will be described. FIG. 6 is a flowchart showing an example of the processing operation of the Bayesian network information parameter setting device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an example of Bayesian network information input by the Bayesian network information parameter setting device according to the first embodiment of the present invention.
First, when the Bayesian network information having the structure shown in FIG. 7 is input by the input operation to the
Then, the
In the example shown in FIG. 7, nodes P 1 , P 2 , and P 3 exist as nodes that do not have a parent node. Therefore, the
図8は、本発明の第1の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置が入力するベイジアンネットワーク情報の親ノードに関わる確率を表形式で示す図である。
図8に示すように、本実施形態では、ノードP1の確率変数P1が「1」をとる確率Pr(P1=1)は0.8であり、ノードP1の確率変数P1が「0」をとる確率Pr(P1=0)は0.2である。
また、図8に示すように、本実施形態では、ノードP2の確率変数P2が「1」をとる確率Pr(P2=1)は0.3であり、ノードP2の確率変数P2が「0」をとる確率Pr(P2=0)は0.7である。
また、図8に示すように、本実施形態では、ノードP3の確率変数P3が「1」をとる確率Pr(P3=1)は0.5であり、ノードP3の確率変数P3が「0」をとる確率Pr(P3=0)は0.5である。
なお、図7に示したノードP1,P2,P3が更に親ノードを持つ場合には、当該ノードP1,P2,P3を子ノードとして考えればよい。
FIG. 8 is a diagram showing, in a tabular form, the probabilities related to the parent node of Bayesian network information input by the Bayesian network information parameter setting device according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 8, in this embodiment, the probability random variables P 1 of the node P 1 takes the "1"
Further, as shown in FIG. 8, in the present embodiment, the node P probability Pr (P 2 = 1) 2 of the random variable P 2 takes the "1" is 0.3, node P 2 of a random variable P The probability Pr (P 2 = 0) that 2 takes “0” is 0.7.
Further, as shown in FIG. 8, in the present embodiment, the node P probability random variables P 3 of 3 takes the "1"
If the nodes P 1 , P 2 , and P 3 shown in FIG. 7 further have a parent node, the nodes P 1 , P 2 , and P 3 may be considered as child nodes.
次に、パラメータ設定部6は、親ノードを持つ子ノードに対して、当該子ノードに関わる条件付確率Pr(C=1|P1,P2,…,Pn)の上下限値つまり、最大値および最小値を設定情報入力部3への入力操作により設定する(ステップS3)。
上限値はすべての条件が良くなった場合、つまりP1=1,P2=1,…,Pn=1となった場合の確率であり、下限値はすべての条件が悪い方向に働いた場合、つまりP1=0,P2=0,…,Pn=0となった場合の確率である。
Next, the
The upper limit value is the probability when all the conditions are improved, that is, when P 1 = 1, P 2 = 1,..., P n = 1, and the lower limit value works in the direction where all the conditions are bad. In other words, P 1 = 0, P 2 = 0,..., P n = 0.
ここで、子ノードをノードCとした場合で、親ノードがノードP1,P2,…,Pnである場合、確率値の上限値Cmaxは以下の式(3)で表され、下限値Cminは以下の式(4)で表される。
Cmax=Pr(C=1|P1=1,P2=1,…,Pn=1) …式(3)
Cmin=Pr(C=1|P1=0,P2=0,…,Pn=0) …式(4)
上限値Cmaxと下限値Cminの組み合わせは、例えば「Cmax=1、Cmin=0.05」や「Cmax=0.95、Cmin=0.1」である。
Here, when the child node is the node C and the parent node is the nodes P 1 , P 2 ,..., P n , the upper limit value C max of the probability value is expressed by the following equation (3), and the lower limit The value C min is expressed by the following formula (4).
C max = Pr (C = 1 | P 1 = 1, P 2 = 1,..., P n = 1) (3)
C min = Pr (C = 1 | P 1 = 0, P 2 = 0,..., P n = 0) (4)
A combination of the upper limit value C max and the lower limit value C min is, for example, “C max = 1, C min = 0.05” or “C max = 0.95, C min = 0.1”.
図9は、本発明の第1の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置に入力されるベイジアンネットワーク情報の子ノードに関わる確率の上下限値の一例を表形式で示した図である。 FIG. 9 is a table showing an example of the upper and lower limit values of probabilities related to child nodes of Bayesian network information input to the Bayesian network information parameter setting device according to the first embodiment of the present invention.
図9に示すように、本実施形態では、ノードP1の確率変数P1、ノードP2の確率変数P2およびノードP3の確率変数P3がいずれも「1」をとる場合に、ノードCの確率変数Cが「1」をとる確率を上限値Cmax=0.95としている。
また、本実施形態では、ノードP1の確率変数P1、ノードP2の確率変数P2およびノードP3の確率変数P3がいずれも「0」をとる場合に、ノードCの確率変数Cが「1」をとる確率を下限値Cmin=0.05としている。
上下限値に関しては、子ノードごとに定めても良いし、ベイジアンネットワーク情報全体で同一の値を用いるとしても良い。
As shown in FIG. 9, in the present embodiment, random variables P 1 of the node P 1, random variables P 3 of a random variable P 2 and node P 3 of the node P 2 is to take "1" either, node The probability that the random variable C of C takes “1” is the upper limit value C max = 0.95.
Further, in the present embodiment, the node random variables P 1 of P 1, if the random variable P 3 of a random variable P 2 and node P 3 of the node P 2 is to take a "0" Both, node C of random variables C Is the lower limit C min = 0.05.
The upper and lower limit values may be determined for each child node, or the same value may be used for the entire Bayesian network information.
次に、パラメータ設定部6は、1つの子ノードに対して存在する各親ノードの子ノードへの影響の度合である寄与度を設定情報入力部3への入力操作により設定する(ステップS4)。
寄与度は親ノードの子ノードに与える影響の相対的な比である。親ノードPiの子ノードCへの寄与度をRiとした場合、すべての親ノードが同じ寄与度を持てば、各親ノードの寄与度は以下の式(5)で表され、親ノードP1が他のノードに対して倍の寄与度を持つ場合には、各親ノードの寄与度は以下の式(6)で表される。
R1:R2:…:Rn=1:1:…:1 …式(5)
R1:R2:…:Rn=2:1:…:1 …式(6)
図10は、本発明の第1の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置が入力するベイジアンネットワーク情報の子ノードに対する親ノードの寄与度の一例を示す図である。
図10に示すように、本実施形態では、親ノードP1の子ノードCへの寄与度R1を「6」とし、親ノードP2の子ノードCへの寄与度R2を「2」とし、親ノードP3の子ノードCへの寄与度R3を「1」としている。
Next, the
The contribution is the relative ratio of the influence of the parent node on the child nodes. When the contribution degree of the parent node P i to the child node C is R i , if all the parent nodes have the same contribution degree, the contribution degree of each parent node is expressed by the following formula (5). If the P 1 has a multiple of the contribution to other nodes, the contribution of each parent node is expressed by the following equation (6).
R 1: R 2: ...: R n = 1: 1: ...: 1 ... formula (5)
R 1: R 2: ...: R n = 2: 1: ...: 1 ... (6)
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a contribution degree of a parent node to a child node of Bayesian network information input by the Bayesian network information parameter setting device according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 10, in this embodiment, the contribution R 1 of the parent node P 1 to the child node C is “6”, and the contribution R 2 of the parent node P 2 to the child node C is “2”. The contribution R 3 of the parent node P 3 to the child node C is “1”.
パラメータ設定部6のパラメータ計算部12は、ステップS1の処理で入力されたベイジアンネットワーク情報の構造情報、ステップS2の処理で入力された事前確率値、ステップS3の処理で入力された上下限値、およびステップS4の処理で入力された寄与度に基づき、以下の式(7)にしたがって、親ノードの確率変数がとる値および前記子ノードの確率変数がとる値の組み合わせのうち、条件付確率が前述した上限値や下限値となる場合以外の組み合わせによる条件付確率Pr(C|P1,P2,…,Pn)を計算する(ステップS5)。
The
Pr(C=1|P1=p1,P2=p2,…,Pn=pn)
=Cmin+Σi(pi×Ti) …式(7)
また、式(7)は以下の式(8)と等しい。
Pr (C = 1 | P 1 = p 1 , P 2 = p 2 ,..., P n = p n )
= C min + Σ i (p i × T i ) (7)
Further, Expression (7) is equal to the following Expression (8).
Pr(C=1|P1=p1,P2=p2,…,Pn=pn)
=Cmax−Σi{(1−pi)×Ti} …式(8)
また、式(7),式(8)のTiは、以下の式(9)で示される。
Pr (C = 1 | P 1 = p 1 , P 2 = p 2 ,..., P n = p n )
= C max −Σ i {(1−p i ) × T i } Equation (8)
Further, T i in the equations (7) and (8) is expressed by the following equation (9).
Ti=(Cmax−Cmin)×Ri/(ΣiRi) …式(9)
また、ここでは確率変数は2値であるとしているので、以下の式(10)が成り立つ。
T i = (C max −C min ) × R i / (Σ i R i ) (9)
Since the random variable is assumed to be binary here, the following equation (10) is established.
Pr(C=0|P1=p1,P2=p2,…,Pn=pn)
=1−Pr(C=1|P1=p1,P2=p2,…,Pn=pn) …式(10)
図11は、本発明の第1の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置が入力するベイジアンネットワーク情報の子ノードに関わる条件付確率の一例を表形式で示す図である。
Pr (C = 0 | P 1 = p 1 , P 2 = p 2 ,..., P n = p n )
= 1−Pr (C = 1 | P 1 = p 1 , P 2 = p 2 ,..., P n = p n ) (10)
FIG. 11 is a table showing an example of conditional probabilities related to child nodes of Bayesian network information input by the Bayesian network information parameter setting device according to the first embodiment of the present invention.
パラメータ計算部12は、前述したように親ノードP1,P2,P3の事前確率値が設定され、上下限値が設定され、寄与度が設定された場合、Tiのうち親ノードP1に関するT1を以下の式(11)に示したように計算する。
T1=(Cmax−Cmin)×R1/(ΣiRi)
=(0.95−0.05)×6/9
=0.9×6/9
=0.6 …式(11)
T 1 = (C max −C min ) × R 1 / (Σ i R i )
= (0.95-0.05) x 6/9
= 0.9 x 6/9
= 0.6 Equation (11)
また、パラメータ計算部12は、Tiのうち親ノードP2に関するT2を以下の式(12)に示したように計算する。
T2=(Cmax−Cmin)×R2/(ΣiRi)
=(0.95−0.05)×2/9
=0.9×2/9
=0.2 …式(12)
Further, the
T 2 = (C max −C min ) × R 2 / (Σ i R i )
= (0.95-0.05) x 2/9
= 0.9 x 2/9
= 0.2 Formula (12)
また、パラメータ計算部12は、Tiのうち親ノードP3に関するT3を以下の式(13)に示したように計算する。
T3=(Cmax−Cmin)×R3/(ΣiRi)
=(0.95−0.05)×1/9
=0.9×1/9
=0.1 …式(13)
Further, the
T 3 = (C max −C min ) × R 3 / (Σ i R i )
= (0.95-0.05) x 1/9
= 0.9 × 1/9
= 0.1 Formula (13)
そして、パラメータ計算部12は、これら計算したT1,T2,T3および式(7)をもとにして、ノードP1の確率変数P1、ノードP2の確率変数P2がともに「1」をとり、ノードP3の確率変数P3が「0」をとる場合にノードCの確率変数Cが「1」をとる確率Pr(C=1|P1=1,P2=1,P3=0)を以下の式(14)に示したように計算する。
Pr(C=1|P1=1,P2=1,P3=0)
=Cmin+Σi(Pi×Ti)
=0.05+(1×0.6+1×0.2+0×0.1)
=0.05+0.8
=0.85 …式(14)
Then, the
Pr (C = 1 | P 1 = 1, P 2 = 1, P 3 = 0)
= C min + Σ i (P i × T i )
= 0.05 + (1 × 0.6 + 1 × 0.2 + 0 × 0.1)
= 0.05 + 0.8
= 0.85 Formula (14)
また、パラメータ計算部12は、この計算結果および式(10)をもとにして、ノードP1の確率変数P1、ノードP2の確率変数P2がともに「1」をとり、ノードP3の確率変数P3が「0」をとる場合にノードCの確率変数Cが「0」をとる確率Pr(C=0|P1=1,P2=1,P3=0)を以下の式(15)に示したように計算する。
Pr(C=0|P1=1,P2=1,P3=0)
=1−Pr(C=1|P1=1,P2=1,P3=0)
=1−0.85
=0.15 …式(15)
The
Pr (C = 0 | P 1 = 1, P 2 = 1, P 3 = 0)
= 1-Pr (C = 1 | P 1 = 1, P 2 = 1, P 3 = 0)
= 1-0.85
= 0.15 (15)
また、パラメータ計算部12は、Pr(C=1|P1=1,P2=1,P3=0)をT1,T2,T3および式(8)をもとにして、以下の式(16)に示したように計算することもできる。
Pr(C=1|P1=1,P2=1,P3=0)
=Cmax−Σi{(1−Pi)×Ti}
=0.95−(0×0.6+0×0.2+1×0.1)
=0.95−0.1
=0.85 …式(16)
Further, the
Pr (C = 1 | P 1 = 1, P 2 = 1, P 3 = 0)
= C max −Σ i {(1−P i ) × T i }
= 0.95- (0x0.6 + 0x0.2 + 1x0.1)
= 0.95-0.1
= 0.85 Formula (16)
また、パラメータ計算部12は、前述したように計算したT1,T2,T3および式(7)をもとにして、ノードP1の確率変数P1が「1」をとり、ノードP2の確率変数P2が「0」をとり、ノードP3の確率変数P3が「1」をとる場合にノードCの確率変数Cが「1」をとる確率Pr(C=1|P1=1,P2=0,P3=1)を以下の式(17)に示したように計算する。
Pr(C=1|P1=1,P2=0,P3=1)
=Cmin+Σi(Pi×Ti)
=0.05+(1×0.6+0×0.2+1×0.1)
=0.05+0.7
=0.75 …式(17)
Further, the
Pr (C = 1 | P 1 = 1, P 2 = 0, P 3 = 1)
= C min + Σ i (P i × T i )
= 0.05 + (1 × 0.6 + 0 × 0.2 + 1 × 0.1)
= 0.05 + 0.7
= 0.75 Formula (17)
また、パラメータ計算部12は、この計算結果および式(10)をもとにして、ノードP1の確率変数P1が「1」をとり、ノードP2の確率変数P2が「0」をとり、ノードP3の確率変数P3が「1」をとる場合にノードCの確率変数Cが「0」をとる確率Pr(C=0|P1=1,P2=0,P3=1)を以下の式(18)に示したように計算する。
Pr(C=0|P1=1,P2=0,P3=1)
=1−Pr(C=1|P1=1,P2=0,P3=1)
=1−0.75
=0.25 …式(18)
The
Pr (C = 0 | P 1 = 1, P 2 = 0, P 3 = 1)
= 1-Pr (C = 1 | P 1 = 1, P 2 = 0, P 3 = 1)
= 1-0.75
= 0.25 Formula (18)
また、パラメータ計算部12は、前述したように計算したT1,T2,T3および式(7)をもとにして、ノードP1の確率変数P1が「1」をとり、ノードP2の確率変数P2およびノードP3の確率変数P3がともに「0」をとる場合にノードCの確率変数Cが「1」をとる確率Pr(C=1|P1=1,P2=0,P3=0)を以下の式(19)に示したように計算する。
Pr(C=1|P1=1,P2=0,P3=0)
=Cmin+Σi(Pi×Ti)
=0.05+(1×0.6+0×0.2+0×0.1)
=0.05+0.6
=0.65 …式(19)
Further, the
Pr (C = 1 | P 1 = 1, P 2 = 0, P 3 = 0)
= C min + Σ i (P i × T i )
= 0.05 + (1 × 0.6 + 0 × 0.2 + 0 × 0.1)
= 0.05 + 0.6
= 0.65 ... Formula (19)
また、パラメータ計算部12は、この計算結果および式(10)をもとにして、ノードP1の確率変数P1が「1」をとり、ノードP2の確率変数P2およびノードP3の確率変数P3がともに「0」をとる場合にノードCの確率変数Cが「0」をとる確率Pr(C=0|P1=1,P2=0,P3=0)を以下の式(20)に示したように計算する。
Pr(C=0|P1=1,P2=0,P3=0)
=1−Pr(C=1|P1=1,P2=0,P3=0)
=1−0.65
=0.35 …式(20)
The
Pr (C = 0 | P 1 = 1, P 2 = 0, P 3 = 0)
= 1-Pr (C = 1 | P 1 = 1, P 2 = 0, P 3 = 0)
= 1-0.65
= 0.35 ... Formula (20)
また、パラメータ計算部12は、前述したように計算したT1,T2,T3および式(7)をもとにして、ノードP1の確率変数P1が「0」をとり、ノードP2の確率変数P2およびノードP3の確率変数P3がともに「1」をとる場合にノードCの確率変数Cが「1」をとる確率Pr(C=1|P1=0,P2=1,P3=1)を以下の式(21)に示したように計算する。
Pr(C=1|P1=0,P2=1,P3=1)
=Cmin+Σi(Pi×Ti)
=0.05+(0×0.6+1×0.2+1×0.1)
=0.05+0.3
=0.35 …式(21)
Further, the
Pr (C = 1 | P 1 = 0, P 2 = 1, P 3 = 1)
= C min + Σ i (P i × T i )
= 0.05 + (0 × 0.6 + 1 × 0.2 + 1 × 0.1)
= 0.05 + 0.3
= 0.35 ... Formula (21)
また、パラメータ計算部12は、この計算結果および式(10)をもとにして、ノードP1の確率変数P1が「0」をとり、ノードP2の確率変数P2が「0」をとり、ノードP3の確率変数P3がともに「1」をとる場合にノードCの確率変数Cが「0」をとる確率Pr(C=0|P1=0,P2=1,P3=1)を以下の式(22)に示したように計算する。
Pr(C=0|P1=0,P2=1,P3=1)
=1−Pr(C=1|P1=0,P2=1,P3=1)
=1−0.35
=0.65 …式(22)
The
Pr (C = 0 | P 1 = 0, P 2 = 1, P 3 = 1)
= 1-Pr (C = 1 | P 1 = 0, P 2 = 1, P 3 = 1)
= 1-0.35
= 0.65 ... Formula (22)
また、パラメータ計算部12は、前述したように計算したT1,T2,T3および式(7)をもとにして、ノードP1の確率変数P1が「0」をとり、ノードP2の確率変数P2が「1」をとり、ノードP3の確率変数P3が「0」をとる場合にノードCの確率変数Cが「1」をとる確率Pr(C=1|P1=0,P2=1,P3=0)を以下の式(23)に示したように計算する。
Pr(C=1|P1=0,P2=1,P3=0)
=Cmin+Σi(Pi×Ti)
=0.05+(0×0.6+1×0.2+0×0.1)
=0.05+0.2
=0.25 …式(23)
Further, the
Pr (C = 1 | P 1 = 0, P 2 = 1, P 3 = 0)
= C min + Σ i (P i × T i )
= 0.05 + (0 × 0.6 + 1 × 0.2 + 0 × 0.1)
= 0.05 + 0.2
= 0.25 Formula (23)
また、パラメータ計算部12は、この計算結果および式(10)をもとにして、ノードP1の確率変数P1が「0」をとり、ノードP2の確率変数P2が「1」をとり、ノードP3の確率変数P3が「0」をとる場合にノードCの確率変数Cが「0」をとる確率Pr(C=0|P1=0,P2=1,P3=0)を以下の式(24)に示したように計算する。
Pr(C=0|P1=0,P2=1,P3=0)
=1−Pr(C=1|P1=0,P2=1,P3=0)
=1−0.25
=0.75 …式(24)
The
Pr (C = 0 | P 1 = 0, P 2 = 1, P 3 = 0)
= 1-Pr (C = 1 | P 1 = 0, P 2 = 1, P 3 = 0)
= 1-0.25
= 0.75 Formula (24)
また、パラメータ計算部12は、前述したように計算したT1,T2,T3および式(7)をもとにして、ノードP1の確率変数P1およびノードP2の確率変数P2がともに「0」をとり、ノードP3の確率変数P3が「1」をとる場合にノードCの確率変数Cが「1」をとる確率Pr(C=1|P1=0,P2=0,P3=1)を以下の式(25)に示したように計算する。
Pr(C=1|P1=0,P2=0,P3=1)
=Cmin+Σi(Pi×Ti)
=0.05+(0×0.6+0×0.2+1×0.1)
=0.05+0.1
=0.15 …式(25)
The
Pr (C = 1 | P 1 = 0, P 2 = 0, P 3 = 1)
= C min + Σ i (P i × T i )
= 0.05 + (0 × 0.6 + 0 × 0.2 + 1 × 0.1)
= 0.05 + 0.1
= 0.15 Formula (25)
また、パラメータ計算部12は、この計算結果および式(10)をもとにして、ノードP1の確率変数P1およびノードP2の確率変数P2がともに「0」をとり、ノードP3の確率変数P3が「1」をとる場合にノードCの確率変数Cが「0」をとる確率Pr(C=0|P1=0,P2=0,P3=1)を以下の式(26)に示したように計算する。
Pr(C=0|P1=0,P2=0,P3=1)
=1−Pr(C=1|P1=0,P2=0,P3=1)
=1−0.15
=0.85 …式(26)
The
Pr (C = 0 | P 1 = 0, P 2 = 0, P 3 = 1)
= 1-Pr (C = 1 | P 1 = 0, P 2 = 0, P 3 = 1)
= 1-0.15
= 0.85 Formula (26)
また、パラメータ計算部12は、上限値および式(10)をもとにして、ノードP1の確率変数P1、ノードP2の確率変数P2およびノードP3の確率変数P3がいずれも「1」をとる場合にノードCの確率変数Cが「0」をとる確率Pr(C=0|P1=1,P2=1,P3=1)を以下の式(27)に示したように計算する。
Pr(C=0|P1=1,P2=1,P3=1)
=1−Pr(C=1|P1=0,P2=0,P3=1)
=1−0.95
=0.05 …式(27)
The
Pr (C = 0 | P 1 = 1, P 2 = 1, P 3 = 1)
= 1-Pr (C = 1 | P 1 = 0, P 2 = 0, P 3 = 1)
= 1-0.95
= 0.05 Formula (27)
また、パラメータ計算部12は、下限値および式(10)をもとにして、ノードP1の確率変数P1、ノードP2の確率変数P2およびノードP3の確率変数P3がいずれも「0」をとる場合にノードCの確率変数Cが「0」をとる確率Pr(C=0|P1=0,P2=0,P3=0)を以下の式(28)に示したように計算する。
Pr(C=0|P1=0,P2=0,P3=0)
=1−Pr(C=1|P1=0,P2=0,P3=0)
=1−0.05
=0.95 …式(28)
The
Pr (C = 0 | P 1 = 0, P 2 = 0, P 3 = 0)
= 1-Pr (C = 1 | P 1 = 0, P 2 = 0, P 3 = 0)
= 1-0.05
= 0.95 Formula (28)
以上のように、本発明の第1の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置では、親ノードの事前確率値、子ノードの条件付確率の上下限値および親ノードの子ノードへの相対的な寄与度を設定し、これらをもとにして、子ノードの条件付確率を計算することができる。ただし、このように計算された条件付確率は親ノード間の相関を考慮していない。したがって、実際に適切な運用を行なうためには、この計算された条件付確率を初期値とした上で、有識者の主観や別の情報をもとに当該条件付確率を更新する。 As described above, in the Bayesian network information parameter setting device according to the first embodiment of the present invention, the prior probability value of the parent node, the upper and lower limit values of the conditional probability of the child node, and the relative of the parent node to the child node And the conditional probability of the child node can be calculated based on these. However, the conditional probability calculated in this way does not consider the correlation between the parent nodes. Therefore, in order to actually perform an appropriate operation, the conditional probability is updated based on the subjectivity of the expert or other information after setting the calculated conditional probability as an initial value.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態に係るベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置の構成のうち、図1に示したものと同様の説明は省略する。
前述した第1の実施形態では、ベイジアンネットワーク情報のサブネットワークの親ノード、子ノードがともに2値であるベイジアンネットワーク情報を対象としている。これに対し、第2の実施形態ではサブネットワークの親ノードは2値であるが子ノードが3値以上をとる場合のパラメータ設定方法について述べる。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the description similar to what was shown in FIG. 1 among the structures of the Bayesian network information parameter setting apparatus which concerns on each following embodiment is abbreviate | omitted.
In the first embodiment described above, Bayesian network information in which the parent node and the child node of the sub-network of the Bayesian network information are both binary is targeted. On the other hand, in the second embodiment, a parameter setting method in the case where the parent node of the subnetwork is binary but the child node takes three or more values will be described.
図12は、本発明の第2の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置が入力するベイジアンネットワーク情報の一例を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing an example of Bayesian network information input by the Bayesian network information parameter setting device according to the second embodiment of the present invention.
図12に示した例では、親ノードを持たないノードとしてノードP1,P2が存在し、その子ノードとしてノードCが存在する。 In the example shown in FIG. 12, nodes P 1 and P 2 exist as nodes having no parent node, and node C exists as a child node thereof.
図13は、本発明の第2の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置に入力されるベイジアンネットワーク情報の親ノードP1,P2の事前確率の値を表形式で示した図である。
図14は、本発明の第2の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置に入力されるベイジアンネットワーク情報の親ノードP1,P2の確率変数の値が定まったもとでの子ノードCの確率変数の条件付確率を表形式で示した図である。
FIG. 13 is a diagram showing, in tabular form, values of prior probabilities of parent nodes P 1 and P 2 of Bayesian network information input to the Bayesian network information parameter setting device according to the second embodiment of the present invention. .
FIG. 14 shows the child node C with the values of the random variables of the parent nodes P 1 and P 2 of the Bayesian network information input to the Bayesian network information parameter setting device according to the second embodiment of the present invention determined. It is the figure which showed the conditional probability of the random variable in tabular form.
図13に示すように、親ノードP1の確率変数P1はP1={1,0}の2値をとり、親ノードP2の確率変数P2はP2={1,0}という2値をとるが、図14に示すように、子ノードCの確率変数CはC={2,1,0}の3値をとる。ここで、各ノードの定義域である{1,0},{2,1,0}という値は定量的な意味を持たず、定性的な意味しか持たない。
このような場合において、親ノードP1,P2の確率変数P1,P2の事前確率Pr(P1),Pr(P2)と子ノードCの確率変数Cの条件付確率Pr(C|P1,P2)を設定するための処理について説明する。
As shown in FIG. 13, random variables P 1 of the parent node P 1 takes the two values of P 1 = {1, 0}, random variables P 2 of the parent node P 2 is that P 2 = {1, 0} As shown in FIG. 14, the random variable C of the child node C takes the three values C = {2, 1, 0}. Here, the values {1, 0}, {2, 1, 0}, which are the domain of each node, have no quantitative meaning and only a qualitative meaning.
In such a case, the conditional probabilities Pr (C) of the probabilities Pr (P 1 ), Pr (P 2 ) of the random variables P 1 and P 2 of the parent nodes P 1 and P 2 and the random variable C of the child node C A process for setting | P 1 , P 2 ) will be described.
図15は、本発明の第2の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。
図16は、本発明の第2の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置により子ノードを展開したベイジアンネットワーク情報の一例を示す図である。
FIG. 15 is a flowchart showing an example of the processing operation of the Bayesian network information parameter setting device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of Bayesian network information in which child nodes are expanded by the Bayesian network information parameter setting device according to the second embodiment of the present invention.
まず、パラメータ設定部6の構造分析部11は、入力済みのベイジアンネットワーク情報中の構造情報における子ノードを当該子ノードの確率変数の数と同じ数のノードに展開する(ステップS11)。つまり、この実施形態では構造分析部11はベイジアンネットワーク情報の展開手段として機能する。
具体的には、構造分析部11は、入力された構造情報が図12に示した情報であって、この構造情報中の子ノードCの確率変数が図14に示したように3値をとる場合には、図16に示すように3つのノードC2,C1,C0に展開する。
First, the
Specifically, in the
図17は、本発明の第2の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置によるベイジアンネットワーク情報の展開後の親ノードの確率変数の値と子ノードの確率変数の値との関係を表形式で示す図である。 FIG. 17 is a table showing the relationship between the value of the random variable of the parent node and the value of the random variable of the child node after the expansion of the Bayesian network information by the Bayesian network information parameter setting device according to the second embodiment of the present invention. It is a figure shown by.
当初の子ノードCの確率変数Cの定義域は図14に示すようにC={2,1,0}であったのに対し、展開後のノードC2の確率変数C2の定義域は図17に示すようにC2={1,0}であり、展開後のノードC1の確率変数C1の定義域は図17に示すようにC1={1,0}であり,展開後のノードC0の確率変数C0の定義域は図17に示すようにC0={1,0}である。
ノードCiの確率変数Ciが「1」をとる場合とは、元のノードCの確率変数C=iとなる場合であり、ノードCiの確率変数Ciが「0」をとる場合とは、元のノードCの確率変数C≠iとなる場合である。
The domain of the random variable C of the initial child node C is C = {2, 1, 0} as shown in FIG. 14, whereas the domain of the random variable C 2 of the expanded node C 2 is As shown in FIG. 17, C 2 = {1, 0}, and the domain of the random variable C 1 of the expanded node C 1 is C 1 = {1, 0} as shown in FIG. The domain of the random variable C 0 of the subsequent node C 0 is C 0 = {1, 0} as shown in FIG.
The case where the random variable C i of the node C i takes “1” is the case where the random variable C i of the original node C becomes equal to the case where the random variable C i of the node C i takes “0”. Is the case where the random variable C ≠ i of the original node C.
パラメータ設定部6の構造分析部11は、このように展開したベイジアンネットワーク情報の構造情報を、複数の親ノードと1つの子ノードからなるサブネットワークへ分割する(ステップS12)。
具体的には、構造分析部11は、子ノードの展開後の構造情報が図16に示した情報であった場合には、この構造情報を親ノードP1,親ノードP2,子ノードC0でなる第1のサブネットワーク、親ノードP1,親ノードP2,子ノードC1でなる第2のサブネットワークおよび親ノードP1,親ノードP2,子ノードC0でなる第3のサブネットワークに分割する。
The
Specifically, when the structure information after the child node is expanded is the information shown in FIG. 16, the
そして、パラメータ設定部6のパラメータ計算部12は、この分割したサブネットワークのうち1つを選択し、このサブネットワークについて、第1の実施形態と同様に、親ノードの事前確率値の設定(ステップS13)、上下限値の設定(ステップS14)、および寄与度の設定(ステップS15)を行い、これらの設定情報をもとに子ノードに関する条件付確率の計算を行なう(ステップS16)。
具体的には、パラメータ計算部12は、図16に示した構造情報を3つのサブネットワークに分割した後、図17に示した表の各領域に対応する条件付確率を計算する。
Then, the
Specifically, the
パラメータ設定部6は、条件付確率の計算後、前述したように分割したうち未選択のサブネットワークがある場合(ステップS17のNO)には、ステップS12の処理に戻り、分割したうち全てのサブネットワークが選択済みである場合には(ステップS17のYES)、処理を終了する。
After calculating the conditional probability, the
ベイジアンネットワーク情報としてはノードCを前述したように3つのノードに展開したまま使用することも可能であるが、これらのノードを1つのノードに結合し直しても良い。つまり、分割した構造情報が図16に示した形態である場合、これを図12に示した形態に戻すことになる。
この場合、パラメータ設定部6のパラメータ計算部12は、ノードCに関わる条件付確率を、当該ノードCを展開したノードC2,C1,C0の条件付確率を用いて以下の式(29)に示したように計算する。
Pr(C=i|P1=p1,P2=p2)
=Pr(Ci=1|P1=p1,P2=p2)/ΣiPr(Ci=1|P1=p1,P2=p2) …式(29)
ここでは、子ノードの確率変数の値が3値をとる場合を例に示したが、子ノードの確率変数がn値をとる場合には、子ノードをn個のノードに展開すれば良い。
つまり、ノードCの確率変数C={0,1,2,・・・,n-1}である場合には、これをノードCn-1,Cn-2,・・・,C0のn個のノードに展開すれば良い。
As the Bayesian network information, the node C can be used while being expanded to three nodes as described above, but these nodes may be combined into one node. That is, when the divided structure information is in the form shown in FIG. 16, this is returned to the form shown in FIG.
In this case, the
Pr (C = i | P 1 = p 1 , P 2 = p 2 )
= Pr (C i = 1 | P 1 = p 1 , P 2 = p 2 ) / Σ i Pr (C i = 1 | P 1 = p 1 , P 2 = p 2 ) (29)
Here, the case where the value of the random variable of the child node takes a ternary value is shown as an example, but when the random variable of the child node takes an n value, the child node may be expanded to n nodes.
That is, the random variable C = node C {0,1,2, ···, n- 1} if it is, this
また、パラメータ計算部12は、ノードP1,P2,・・・,Pmのm個の親ノードが存在する場合には、再結合後のノードCに関わる条件付確率を以下の式(30)にしたがって計算できる。
Pr(C=i|P1=p1,P2=p2,・・・,Pm=pm)
=Pr(Ci=1|P1=p1,P2=p2,・・・,Pm=pm)/ΣiPr(Ci=1|P1=p1,P2=p2,・・・,Pm=pm) …式(30)
以上のように、本発明の第2の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置では、子ノードの確率変数が3値以上をとる場合でも、親ノードの事前確率値、子ノードの条件付確率の上下限値および親ノードの子ノードへの相対的な寄与度を設定し、これらをもとにして、子ノードの条件付確率を計算することができる。
In addition, when there are m parent nodes of the nodes P 1 , P 2 ,..., P m , the
Pr (C = i | P 1 = p 1 , P 2 = p 2 ,..., P m = p m )
= Pr (C i = 1 | P 1 = p 1 , P 2 = p 2 ,..., P m = p m ) / Σ i Pr (C i = 1 | P 1 = p 1 , P 2 = p 2 ,..., P m = p m ) (30)
As described above, in the Bayesian network information parameter setting device according to the second embodiment of the present invention, even when the random variable of the child node takes three or more values, the prior probability value of the parent node and the conditional condition of the child node are set. By setting the upper and lower limits of the probability and the relative contribution of the parent node to the child node, the conditional probability of the child node can be calculated based on these.
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。この実施形態では、親ノードの確率変数が3値以上をとる場合のパラメータ設定方法について説明する。
本発明の第3の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置が入力するベイジアンネットワーク情報は、第2実施形態と同じく親ノードを持たないノードとしてノードP1,P2が存在し、その子ノードとしてノードCが存在する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a parameter setting method when a random variable of a parent node takes three or more values will be described.
The Bayesian network information input by the Bayesian network information parameter setting device according to the third embodiment of the present invention includes nodes P 1 and P 2 as nodes that do not have a parent node as in the second embodiment, and its child nodes Node C exists as follows.
図18は、本発明の第3の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置に入力されるベイジアンネットワーク情報の親ノードP1,P2の事前確率を表形式で示した図である。
図19は、本発明の第3の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置に入力されるベイジアンネットワーク情報の親ノードP1,P2の確率変数の値が定まったもとでの子ノードCの確率変数の条件付確率を表形式で示した図である。
FIG. 18 is a table showing the prior probabilities of the parent nodes P 1 and P 2 of the Bayesian network information input to the Bayesian network information parameter setting device according to the third embodiment of the present invention in a tabular format.
FIG. 19 shows the state of the child node C when the values of the random variables of the parent nodes P 1 and P 2 of the Bayesian network information input to the Bayesian network information parameter setting device according to the third embodiment of the present invention are determined. It is the figure which showed the conditional probability of the random variable in tabular form.
図18に示すように、親ノードP1の確率変数P1はP1={2,1,0}の3値をとり、親ノードP2の確率変数P2はP2={2,1,0}という3値をとる。一方、図19に示すように、子ノードCの確率変数CはC={1,0}の2値をとる。ここで、各ノードの定義域である{1,0},{2,1,0}という値は定量的な意味を持たず、定性的な意味しか持たない。 As shown in FIG. 18, random variables P 1 of the parent node P 1 takes three values of P 1 = {2,1,0}, random variables P 2 of the parent node P 2 is P 2 = {2,1 , 0}. On the other hand, as shown in FIG. 19, the random variable C of the child node C takes a binary value of C = {1, 0}. Here, the values {1, 0}, {2, 1, 0}, which are the domain of each node, have no quantitative meaning and only a qualitative meaning.
このような場合において、親ノードP1,P2の確率変数P1,P2の事前確率Pr(P1),Pr(P2)と子ノードCの確率変数Cの条件付確率Pr(C|P1,P2)を設定するための処理について説明する。
図20は、本発明の第3の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。
In such a case, the conditional probabilities Pr (C) of the probabilities Pr (P 1 ), Pr (P 2 ) of the random variables P 1 and P 2 of the parent nodes P 1 and P 2 and the random variable C of the child node C A process for setting | P 1 , P 2 ) will be described.
FIG. 20 is a flowchart showing an example of the processing operation of the Bayesian network information parameter setting device according to the third embodiment of the present invention.
まず、パラメータ設定部6の構造分析部11は、入力済みのベイジアンネットワーク情報中の構造情報における親ノードを当該親ノードの確率変数の数と同じ数のノードに展開する(ステップS21)。
図21は、本発明の第3の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置により親ノードを展開したベイジアンネットワーク情報の一例を示す図である。
First, the
FIG. 21 is a diagram showing an example of Bayesian network information in which the parent node is expanded by the Bayesian network information parameter setting device according to the third embodiment of the present invention.
具体的には、構造分析部11は、入力した構造情報が図12に示した情報であって、この構造情報中の親ノードCの確率変数が図18に示したように3値をとる場合には、図21に示すように親ノードPiをPi_2,Pi_1,Pi_0の3ノードに展開する。ここでは、構造分析部11は、親ノードP1をP1_2,P1_1,P1_0の3ノードに展開し、親ノードP2をP2_2,P2_1,P2_0の3ノードに展開する。
Specifically, the
図22は、本発明の第3の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置による第1の親ノードの展開後の各ノードに関わる確率変数の事前確率の値を表形式で示す図である。
図23は、本発明の第3の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置による第2の親ノードの展開後の各ノードに関わる確率変数の事前確率の値を表形式で示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing, in a tabular form, values of prior probabilities of random variables related to each node after the development of the first parent node by the Bayesian network information parameter setting device according to the third embodiment of the present invention. .
FIG. 23 is a diagram showing, in a tabular form, values of prior probabilities of random variables related to each node after the expansion of the second parent node by the Bayesian network information parameter setting device according to the third embodiment of the present invention. .
当初の親ノードP1,P2の確率変数P1,P2の定義域はP1,P2={2,1,0}であったのに対し、展開後の各ノードP1_2,P1_1,P1_0、P2_2,P2_1,P2_0の確率変数P1_2,P1_1,P1_0、P2_2,P2_1,P2_0の確率変数C2の定義域は図22および図23に示すように{1,0}である。
ノードPi_jの確率変数Ciが「1」をとる場合とは、元のノードPiの確率変数Pi=jとなる場合であり、ノードPi_jの確率変数Ciが「0」をとる場合とは、元のノードPiの確率変数Pi≠jとなる場合である。
The domain of the random variables P 1 and P 2 of the original parent nodes P 1 and P 2 is P 1 , P 2 = { 2 , 1 , 0}, whereas the expanded nodes P 1_2 and P 2 1_1, P 1_0, P 2_2, P 2_1, random variables P 1_2 of P 2_0, P 1_1, P 1_0 , P 2_2, P 2_1, domain of a random variable C 2 of P 2_0 is as shown in FIGS. 22 and 23 {1,0}.
The case where the random variable C i of the node P i_j takes “1” is a case where the random variable P i = j of the original node P i becomes j, and the random variable C i of the node P i_j takes “0”. The case is a case where the random variable P i ≠ j of the original node P i .
そして、パラメータ設定部6のパラメータ計算部12は、このように展開したベイジアンネットワーク情報を新たなサブネットワークとして扱い、このサブネットワークについて、第1の実施形態と同様に、親ノードの事前確率値の設定(ステップS22)、上下限値の設定(ステップS23)、および寄与度の設定(ステップS24)を行い、これらの設定情報をもとに子ノードに関する条件付確率の計算を行なう(ステップS25)。
Then, the
また、パラメータ計算部12は、パラメータ設定後に親ノードの結合を行う場合には、再結合したノードの条件付確率値を以下の式(31)に従って計算すれば良い。
Pr(Pi=j)=Pr(Pi_j=1)/ΣjPr(Pi_j=1) …式(31)
以上のように、本発明の第3の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置では、親ノードの確率変数が3値以上をとる場合でも、親ノードの事前確率値、子ノードの条件付確率の上下限値および親ノードの子ノードへの相対的な寄与度を設定し、これらをもとにして、子ノードの条件付確率を計算することができる。
Moreover, the
Pr (P i = j) = Pr (P i_j = 1) / Σ j Pr (P i_j = 1) ... Equation (31)
As described above, in the Bayesian network information parameter setting device according to the third embodiment of the present invention, even if the probability variable of the parent node takes three or more values, the prior probability value of the parent node and the conditional condition of the child node are set. By setting the upper and lower limits of the probability and the relative contribution of the parent node to the child node, the conditional probability of the child node can be calculated based on these.
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。この実施形態では、親ノード、子ノードの確率変数がともに3値以上をとる場合のパラメータ設定方法について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a parameter setting method when the random variables of the parent node and the child node both have three or more values will be described.
この場合、パラメータ設定部6の構造分析部11は、入力済みのベイジアンネットワーク情報中の構造情報における子ノードを第2の実施形態と同様に当該子ノードの確率変数の数と同じ数のノードに展開する。
また、パラメータ設定部6の構造分析部11は、入力済みのベイジアンネットワーク情報中の構造情報における親ノードを第3の実施形態と同様に当該親ノードの確率変数の数と同じ数のノードに展開する。そして、このように展開したベイジアンネットワーク情報の構造情報を、複数の親ノードと1つの子ノードからなるサブネットワークへ分割する。
In this case, the
In addition, the
パラメータ設定部6のパラメータ計算部12は、このように展開および分割したベイジアンネットワーク情報を新たなサブネットワークとして扱い、このサブネットワークについて、第1の実施形態と同様に、親ノードの事前確率値の設定、上下限値の設定、および寄与度の設定を行い、これらの設定情報をもとに子ノードに関する条件付確率の計算を行なう。
The
以上のように、本発明の第4の実施形態にしたがったベイジアンネットワーク情報パラメータ設定装置では、親ノードの確率変数および子ノードの確率変数がともに3値以上をとる場合でも、親ノードの事前確率値、子ノードの条件付確率の上下限値および親ノードの子ノードへの相対的な寄与度を設定し、これらをもとにして、子ノードの条件付確率を計算することができる。 As described above, in the Bayesian network information parameter setting device according to the fourth embodiment of the present invention, even if the probability variable of the parent node and the probability variable of the child node both take three or more values, the prior probability of the parent node By setting the value, the upper and lower limit values of the conditional probability of the child node, and the relative contribution of the parent node to the child node, the conditional probability of the child node can be calculated based on these.
なお、この発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be omitted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
1…ベイジアンネットワークパラメータ設定装置、2…構造入力部、3…設定情報入力部、4…出力表示部、5…記憶装置、6…パラメータ設定部、11…構造分析部、12…パラメータ計算部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記構造情報における親ノードの確率変数がとる値の発生確率情報を入力する確率情報入力手段と、
前記子ノードの確率変数がとる値の発生確率に対する前記親ノードの確率変数がとる値の影響の大きさの相対比の入力を受け付ける相対比入力手段と、
前記親ノードの確率変数がとる値および前記子ノードの確率変数がとる値の組み合わせのうち、前記親ノードの確率変数が予め定められた値をとる場合で前記子ノードの確率変数が予め定められた値をとる確率である条件付確率が最大値となる場合の組み合わせおよび当該最大値の入力を受け付ける条件付確率第1入力手段と、
前記親ノードの確率変数がとる値および前記子ノードの確率変数がとる値の組み合わせのうち、前記条件付確率が前記組み合わせのうち最小値となる場合の組み合わせおよび当該最小値の入力を受け付ける条件付確率第2入力手段と、
前記構造情報入力手段、相対比入力手段、条件付確率第1入力手段および条件付確率第2入力手段による入力結果をもとに、前記親ノードの確率変数がとる値および前記子ノードの確率変数がとる値の組み合わせのうち、前記条件付確率が前記最大値や最小値となる場合以外の組み合わせによる前記条件付確率を計算する計算手段と
を備えたことを特徴とするベイジアンネットワーク情報処理装置。 A plurality of nodes associated with a random variable of Bayesian network information taking two values and a single child node associated with a random variable of Bayesian network information taking two values with the plurality of nodes as parent nodes Structure information input means for inputting structure information consisting of:
Probability information input means for inputting occurrence probability information of a value taken by a random variable of a parent node in the structure information;
A relative ratio input means for receiving an input of a relative ratio of the magnitude of the value of the value taken by the parent node random variable to the occurrence probability of the value taken by the child node random variable;
Of the combination of the value taken by the random variable of the parent node and the value taken by the random variable of the child node, the random variable of the child node is predetermined when the random variable of the parent node takes a predetermined value. A conditional probability first input means for receiving a combination of a conditional probability that is a probability of taking a maximum value and an input of the maximum value;
Of the combination of the value taken by the random variable of the parent node and the value taken by the random variable of the child node, the combination when the conditional probability is the minimum value of the combination and the conditional input for receiving the input of the minimum value A probability second input means;
Based on the input results by the structure information input means, the relative ratio input means, the conditional probability first input means and the conditional probability second input means, the value taken by the random variable of the parent node and the random variable of the child node A Bayesian network information processing apparatus comprising: calculation means for calculating the conditional probability based on a combination other than the case where the conditional probability is the maximum value or the minimum value among the combinations of values taken by.
前記構造情報入力手段により入力した構造情報を、少なくとも1つの親ノードの確率変数と単一の子ノードの確率変数間の因果関係を示す構造情報に分解する分解手段と、
前記分解手段により分解したそれぞれの構造情報における親ノードの確率変数がとる値の発生確率情報を入力する確率情報入力手段と、
前記子ノードの確率変数がとる値の発生確率に対する前記親ノードの確率変数がとる値の影響の大きさの相対比の入力を受け付ける相対比入力手段と、
前記親ノードの確率変数がとる値および前記子ノードの確率変数がとる値の組み合わせのうち、前記親ノードの確率変数が予め定められた値をとる場合で前記子ノードの確率変数が予め定められた値をとる確率である条件付確率が最大値となる場合の組み合わせおよび当該最大値の入力を受け付ける条件付確率第1入力手段と、
前記親ノードの確率変数がとる値および前記子ノードの確率変数がとる値の組み合わせのうち、前記条件付確率が前記組み合わせのうち最小値となる場合の組み合わせおよび当該最小値の入力を受け付ける条件付確率第2入力手段と、
前記構造情報入力手段、相対比入力手段、条件付確率第1入力手段および条件付確率第2入力手段による入力結果をもとに、前記親ノードの確率変数がとる値および前記子ノードの確率変数がとる値の組み合わせのうち、前記条件付確率が前記最大値や最小値となる場合以外の組み合わせによる前記条件付確率を計算する計算手段と
を備えたことを特徴とするベイジアンネットワーク情報処理装置。 At least one node is a child node of another node, and the structure information indicating the causal relationship between the random variable of each parent node and the random variable of the child node is input. Structural information input means to
Decomposition means for decomposing the structure information input by the structure information input means into structure information indicating a causal relationship between a random variable of at least one parent node and a random variable of a single child node;
Probability information input means for inputting occurrence probability information of a value taken by a random variable of a parent node in each structure information decomposed by the decomposition means;
A relative ratio input means for receiving an input of a relative ratio of the magnitude of the value of the value taken by the parent node random variable to the occurrence probability of the value taken by the child node random variable;
Of the combination of the value taken by the random variable of the parent node and the value taken by the random variable of the child node, the random variable of the child node is predetermined when the random variable of the parent node takes a predetermined value. A conditional probability first input means for receiving a combination of a conditional probability that is a probability of taking a maximum value and an input of the maximum value;
Of the combination of the value taken by the random variable of the parent node and the value taken by the random variable of the child node, the combination when the conditional probability is the minimum value of the combination and the conditional input for receiving the input of the minimum value A probability second input means;
Based on the input results by the structure information input means, the relative ratio input means, the conditional probability first input means and the conditional probability second input means, the value taken by the random variable of the parent node and the random variable of the child node A Bayesian network information processing apparatus comprising: calculation means for calculating the conditional probability based on a combination other than the case where the conditional probability is the maximum value or the minimum value among the combinations of values taken by.
前記構造情報入力手段により入力した前記子ノードを前記確率変数がとる値の個数分のノードに展開する展開手段と、
前記展開手段により展開した構造情報における、単一の子ノードおよび当該子ノードとの因果関係をもつ親ノードに関わる構造情報を子ノードごとに抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出した構造情報における親ノードの確率変数がとる値の発生確率情報を入力する確率情報入力手段と、
前記子ノードの確率変数がとる値の発生確率に対する前記親ノードの確率変数がとる値の影響の大きさの相対比の入力を受け付ける相対比入力手段と、
前記親ノードの確率変数がとる値および前記子ノードの確率変数がとる値の組み合わせのうち、前記親ノードの確率変数が予め定められた値をとる場合で前記子ノードの確率変数が予め定められた値をとる確率である条件付確率が最大値となる場合の組み合わせおよび当該最大値の入力を受け付ける条件付確率第1入力手段と、
前記親ノードの確率変数がとる値および前記子ノードの確率変数がとる値の組み合わせのうち、前記条件付確率が前記組み合わせのうち最小値となる場合の組み合わせおよび当該最小値の入力を受け付ける条件付確率第2入力手段と、
前記構造情報入力手段、相対比入力手段、条件付確率第1入力手段および条件付確率第2入力手段による入力結果をもとに、前記親ノードの確率変数がとる値および前記子ノードの確率変数がとる値の組み合わせのうち、前記条件付確率が前記最大値や最小値となる場合以外の組み合わせによる前記条件付確率を計算する計算手段と
を備えたことを特徴とするベイジアンネットワーク情報処理装置。 A plurality of nodes associated with a random variable of Bayesian network information taking two values and a single child associated with a random variable of a Bayesian network taking two or more values with the plurality of nodes as parent nodes Structure information input means for inputting structure information consisting of nodes;
Expansion means for expanding the child nodes input by the structure information input means into nodes corresponding to the number of values taken by the random variable;
Extraction means for extracting, for each child node, structure information related to a single child node and a parent node having a causal relationship with the child node in the structure information expanded by the expansion means;
Probability information input means for inputting occurrence probability information of a value taken by a random variable of a parent node in the structure information extracted by the extraction means;
A relative ratio input means for receiving an input of a relative ratio of the magnitude of the value of the value taken by the parent node random variable to the occurrence probability of the value taken by the child node random variable;
Of the combination of the value taken by the random variable of the parent node and the value taken by the random variable of the child node, the random variable of the child node is predetermined when the random variable of the parent node takes a predetermined value. A conditional probability first input means for receiving a combination of a conditional probability that is a probability of taking a maximum value and an input of the maximum value;
Of the combination of the value taken by the random variable of the parent node and the value taken by the random variable of the child node, the combination when the conditional probability is the minimum value of the combination and the conditional input for receiving the input of the minimum value A probability second input means;
Based on the input results by the structure information input means, the relative ratio input means, the conditional probability first input means and the conditional probability second input means, the value taken by the random variable of the parent node and the random variable of the child node A Bayesian network information processing apparatus comprising: calculation means for calculating the conditional probability based on a combination other than the case where the conditional probability is the maximum value or the minimum value among the combinations of values taken by.
前記構造情報入力手段により入力した前記親ノードを前記確率変数がとる値の個数分のノードに展開する展開手段と、
前記展開手段により展開した構造情報における親ノードの確率変数がとる値の発生確率情報を入力する確率情報入力手段と、
前記子ノードの確率変数がとる値の発生確率に対する前記親ノードの確率変数がとる値の影響の大きさの相対比の入力を受け付ける相対比入力手段と、
前記親ノードの確率変数がとる値および前記子ノードの確率変数がとる値の組み合わせのうち、前記親ノードの確率変数が予め定められた値をとる場合で前記子ノードの確率変数が予め定められた値をとる確率である条件付確率が最大値となる場合の組み合わせおよび当該最大値の入力を受け付ける条件付確率第1入力手段と、
前記親ノードの確率変数がとる値および前記子ノードの確率変数がとる値の組み合わせのうち、前記条件付確率が前記組み合わせのうち最小値となる場合の組み合わせおよび当該最小値の入力を受け付ける条件付確率第2入力手段と、
前記構造情報入力手段、相対比入力手段、条件付確率第1入力手段および条件付確率第2入力手段による入力結果をもとに、前記親ノードの確率変数がとる値および前記子ノードの確率変数がとる値の組み合わせのうち、前記条件付確率が前記最大値や最小値となる場合以外の組み合わせによる前記条件付確率を計算する計算手段と
を備えたことを特徴とするベイジアンネットワーク情報処理装置。 A plurality of nodes associated with a random variable of Bayesian network information that takes two or more values and a single node associated with a random variable of Bayesian network information that takes two values with the plurality of nodes as parent nodes Structure information input means for inputting structure information comprising child nodes;
Expansion means for expanding the parent node input by the structure information input means into nodes corresponding to the number of values taken by the random variable;
Probability information input means for inputting occurrence probability information of a value taken by a random variable of a parent node in the structure information expanded by the expansion means;
A relative ratio input means for receiving an input of a relative ratio of the magnitude of the value of the value taken by the parent node random variable to the occurrence probability of the value taken by the child node random variable;
Of the combination of the value taken by the random variable of the parent node and the value taken by the random variable of the child node, the random variable of the child node is predetermined when the random variable of the parent node takes a predetermined value. A conditional probability first input means for receiving a combination of a conditional probability that is a probability of taking a maximum value and an input of the maximum value;
Of the combination of the value taken by the random variable of the parent node and the value taken by the random variable of the child node, the combination when the conditional probability is the minimum value of the combination and the conditional input for receiving the input of the minimum value A probability second input means;
Based on the input results by the structure information input means, the relative ratio input means, the conditional probability first input means and the conditional probability second input means, the value taken by the random variable of the parent node and the random variable of the child node A Bayesian network information processing apparatus comprising: calculation means for calculating the conditional probability based on a combination other than the case where the conditional probability is the maximum value or the minimum value among the combinations of values taken by.
2つの値を取るベイジアンネットワーク情報の確率変数が対応付けられた複数のノードおよび当該複数のノードを親ノードとし、2つの値を取るベイジアンネットワーク情報の確率変数が対応付けられた単一の子ノードからなる構造情報を入力する構造情報入力手段、
前記構造情報における親ノードの確率変数がとる値の発生確率情報を入力する確率情報入力手段、
前記子ノードの確率変数がとる値の発生確率に対する前記親ノードの確率変数がとる値の影響の大きさの相対比の入力を受け付ける相対比入力手段、
前記親ノードの確率変数がとる値および前記子ノードの確率変数がとる値の組み合わせのうち、前記親ノードの確率変数が予め定められた値をとる場合で前記子ノードの確率変数が予め定められた値をとる確率である条件付確率が最大値となる場合の組み合わせおよび当該最大値の入力を受け付ける条件付確率第1入力手段、
前記親ノードの確率変数がとる値および前記子ノードの確率変数がとる値の組み合わせのうち、前記条件付確率が前記組み合わせのうち最小値となる場合の組み合わせおよび当該最小値の入力を受け付ける条件付確率第2入力手段、および
前記構造情報入力手段、相対比入力手段、条件付確率第1入力手段および条件付確率第2入力手段による入力結果をもとに、前記親ノードの確率変数がとる値および前記子ノードの確率変数がとる値の組み合わせのうち、前記条件付確率が前記最大値や最小値となる場合以外の組み合わせによる前記条件付確率を計算する計算手段
として機能させるようにしたベイジアンネットワーク情報処理プログラム。 Computer
A plurality of nodes associated with a random variable of Bayesian network information taking two values and a single child node associated with a random variable of Bayesian network information taking two values with the plurality of nodes as parent nodes Structure information input means for inputting structure information consisting of:
Probability information input means for inputting occurrence probability information of a value taken by a random variable of a parent node in the structure information,
A relative ratio input means for receiving an input of a relative ratio of the magnitude of the influence of the value of the random variable of the parent node on the occurrence probability of the value of the random variable of the child node;
Of the combination of the value taken by the random variable of the parent node and the value taken by the random variable of the child node, the random variable of the child node is predetermined when the random variable of the parent node takes a predetermined value. A conditional probability first input means for accepting an input of a combination of a conditional probability that is a probability of taking a maximum value and a maximum value;
Of the combination of the value taken by the random variable of the parent node and the value taken by the random variable of the child node, the combination when the conditional probability is the minimum value of the combination and the conditional input for receiving the input of the minimum value A value taken by the random variable of the parent node on the basis of the result input by the probability second input means, and the structure information input means, the relative ratio input means, the conditional probability first input means and the conditional probability second input means And a Bayesian network that functions as a calculation means for calculating the conditional probability by a combination other than the case where the conditional probability is the maximum value or the minimum value among combinations of values taken by the random variables of the child nodes Information processing program.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007136858A JP2008293199A (en) | 2007-05-23 | 2007-05-23 | Bayesian network information processing device and bayesian network information processing program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007136858A JP2008293199A (en) | 2007-05-23 | 2007-05-23 | Bayesian network information processing device and bayesian network information processing program |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008293199A true JP2008293199A (en) | 2008-12-04 |
Family
ID=40167871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007136858A Withdrawn JP2008293199A (en) | 2007-05-23 | 2007-05-23 | Bayesian network information processing device and bayesian network information processing program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008293199A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011028339A (en) * | 2009-07-21 | 2011-02-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Information processor, information processing system and information processing method |
JP2011203996A (en) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Oki Electric Industry Co Ltd | Inference device for executing inference by bayesian network, and program for attaining the inference device |
CN113196301A (en) * | 2019-01-09 | 2021-07-30 | 赫尔实验室有限公司 | Spiking neural network for probability computation |
CN113780566A (en) * | 2021-06-23 | 2021-12-10 | 核动力运行研究所 | Bayesian network parameter initialization method |
-
2007
- 2007-05-23 JP JP2007136858A patent/JP2008293199A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011028339A (en) * | 2009-07-21 | 2011-02-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Information processor, information processing system and information processing method |
JP2011203996A (en) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Oki Electric Industry Co Ltd | Inference device for executing inference by bayesian network, and program for attaining the inference device |
CN113196301A (en) * | 2019-01-09 | 2021-07-30 | 赫尔实验室有限公司 | Spiking neural network for probability computation |
CN113780566A (en) * | 2021-06-23 | 2021-12-10 | 核动力运行研究所 | Bayesian network parameter initialization method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | Robustness of deadlock control for a class of Petri nets with unreliable resources | |
Zaitseva et al. | Multiple-valued logic mathematical approaches for multi-state system reliability analysis | |
JP5468615B2 (en) | Precondition generation apparatus and method, and program | |
Ding et al. | Computer-aided structure decomposition theory of kinematic chains and its applications | |
JP2008293199A (en) | Bayesian network information processing device and bayesian network information processing program | |
JP5135831B2 (en) | Computing device | |
CN113918374A (en) | Root cause analysis method, device and equipment of operation and maintenance system | |
Yontay et al. | Bayesian network for reliability prediction in functional design stage | |
CN111144572B (en) | Disaster situation inference method and system for power distribution network based on tree Bayesian network | |
Petroulakis et al. | A pattern-based approach for designing reliable cyber-physical systems | |
Van Giang et al. | An improved method for finding attractors of large-scale asynchronous Boolean networks | |
Kvassay et al. | Time-dependent analysis of series-parallel multistate systems using structure function and markov processes | |
Yeh | Novel bounded binary-addition tree algorithm for binary-state network reliability problems | |
JP2007293601A (en) | Information processor and information processing method | |
JP2006324959A (en) | Apparatus, method and program for calculating failure frequency of communication network | |
Jiang et al. | Replacing code metrics in software fault prediction with early life cycle metrics | |
JP6981232B2 (en) | Network design equipment, methods, and programs | |
WO2013180920A2 (en) | Buildable part pairs in an unconfigured product structure | |
Kvassay et al. | Multi-valued decision diagrams for k-out-of-n three-state systems | |
Mabrouk et al. | Memetic programming with adaptive local search using tree data structures | |
WO2023157280A1 (en) | Searching device, searching method, and searching program | |
JP6389808B2 (en) | Calculation formula generation apparatus, calculation formula generation method, and program | |
Bocaniala et al. | Novel framework for using causal models in distributed fault diagnosis | |
Ghasemzadeh et al. | K-terminal network reliability evaluation using binary decision diagram | |
WO2023188017A1 (en) | Training data generation device, training data generation method, and program |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100803 |