Redes Bayesianas

REDES BAYESIANAS

Figura 1. Redes Bayesianas

El estudio de las redes bayesianas son diseñadas con el fin de hallar las relaciones de dependencia e independencia entre todas las variables que conforman un dominio de estudio. De ésta manera permite realizar predicciones sobre el comportamiento de cualquiera de las variables desconocidas a partir de los valores de las otras variables conocidas.

Es un grafo acíclico dirigido en el que cada nodo representa una variable aleatoria y cada arco una dependencia probabilística. Proveen una forma compacta de representar el conocimiento y métodos flexibles de razonamiento.

Una red bayesiana tiene dos componentes principales: cualitativo y cuantitativo.

ü En el campo cualitativo tenemos un grafo acíclico dirigido en el que cada nodo corresponde a un atributo (variable), y arcos dirigidos implicando que toda variable es condicionalmente independiente de todos sus no descendientes en la red siempre que se conozcan los valores de sus inmediatos predecesores

ü En el campo cuantitativo cada nodo tiene asociada la distribución de probabilidad de esa variable teniendo en cuenta sus padres en el grafo.

Existen distintos tipos de Redes Bayesianas:

  • Naive Bayes
  • DBNs = Redes Bayesianas Dinámicas: Cambian con el tiempo (t, t+1, t+2…) y lo pasado en t, tiene relación con lo que suceda en t+1
  • Redes Gaussianas = distribución gaussiana: Para nodos con variables contínuas
  • Cadenas de Markov = subconjunto de las RB: Ejemplos: aire acondicionado

Aprendizaje en las Redes Bayesianas

Aprendizaje Paramétrico

En éste tipo de aprendizaje, dada la estructura, obtenemos las probabilidades asociadas. Aprende las probabilidades de la red en base a casos dados, por ejemplo un archivo pasado con los valores de cada variable.

Existen distintos algoritmos de aprendizaje, entre ellos:

  • EM (Expansión-Maximización): No necesita datos completos para el aprendizaje. Este contiene 2 fases:
  • Expansión: calculo de todas las probabilidades posibles por toda la red.
  • Maximización: se escoge la mayor probabilidad
  • ML (Maximum Likelihood): Necesita de datos completos para poder aprender. Es parecido al EM, pero sin la primera fase , es decir sin expansión.

Aprendizaje Estructural.

Consiste en encontrar las relaciones de dependencia entre las variables, de manera que se pueda determinar la topología o estructura de la red bayesiana. De acuerdo al tipo de estructura, podemos dividir métodos de aprendizaje en:

  • Aprendizaje de arboles
  • Aprendizaje de poliarboles
  • Aprendizaje de redes interconectadas

Estos algoritmos son capaces de aprender enlaces. También los podríamos clasificar en dos tipos de aprendizaje:

ü Basados en tests de independencia (algoritmos PC, NPC…)

Puntuación y búsqueda (Score & Search)

Aplicaciones:

Las Naive Bayes son aplicadas en la minería de datos Naive Bayes puede hacer predicciones para problemas multiclase, en los cuales hay varios resultados posibles. Por ejemplo, se puede construir un modelo para averiguar si un cliente en una organizaci;on o empresa será fiel o cambiará de proveedores. Se aplica tambien a un dominio médico e industrial, lo cuál permiten el uso de tiempo absoluto.

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Bibliografía

LOPEZ Carlos. CLASIFICADORES POR REDES BAYESIANAS [Consultado en línea]. Disponible en: http://grad.uprm.edu/tesis/lopezdecastilla.pdf

RUIZ José. Introducción a las Redes Bayesianas [Consultado en línea]. Disponible en: http://jorge.sistemasyservidores.com/si_2008i/clases/claseiarazonamientoprobabilistico.pdf

ROCHE Francisco. METODOS PARA OBTENER CONOCIMIENTO UTILIZANDO REDES BAYESIANAS Y PROCESOS DE APRENDIZAJE CON ALGORITMOS EVOLUTIVOS. [Consultado en línea]. Disponible en: http://www.lsi.us.es/docs/doctorado/memorias/TESINA-Roche.pdf




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