1. 不确定性的表示
1️⃣知识的不确定性:
IF E THEN (LS,LN) H(P(H))
- P ( H ) P(H) P(H):结论 H H H的先验概率,由专家根据经验给出
- 静态强度 L S , L N LS,LN LS,LN:由专家给出,这两个表达式不用记
- L S = P ( E ∣ H ) P ( E ∣ ¬ H ) ∈ [ 0 , ∞ ) LS=\cfrac{P(E|H)}{P(E|\neg{}H)}\in{[0,\infty{})} LS=P(E∣¬H)P(E∣H)∈[0,∞):充分性度量,指出 E E E对 H H H的支持程度
- L N = P ( ¬ E ∣ H ) P ( ¬ E ∣ ¬ H ) = 1 − P ( E ∣ H ) 1 − P ( E ∣ ¬ H ) ∈ [ 0 , ∞ ) LN=\cfrac{P(\neg{}E|H)}{P(\neg{}E|\neg{}H)}=\cfrac{1-P(E|H)}{1-P(E|\neg{}H)}\in{[0,\infty{})} LN=P(¬E∣¬H)P(¬E∣H)=1−P(E∣¬H)1−P(E∣H)∈[0,∞):必要性度量,指出 ¬ E \neg{}E ¬E对 H H H的支持程度
2️⃣证据的不确定性
- 动态强度 P ( E ∣ S ) P(E|S) P(E∣S):对于证据 E E E,由用户根据观测 S S S,给出 P ( E ∣ S ) P(E|S) P(E∣S)
- 可信度 C ( E ∣ S ) C(E|S) C(E∣S):用来代替 P ( E ∣ S ) P(E|S) P(E∣S),其在PROSPECTOR(矿勘专家系统)中
P ( E ∣ S ) = { C ( E ∣ S ) + P ( E ) × ( 5 − C ( E ∣ S ) ) 5 , 0 ≤ C ( E ∣ S ) ≤ 5 P ( E ) × ( 5 + C ( E ∣ S ) ) 5 , − 5 < C ( E ∣ S ) < 0 P(E|S) = \begin{cases} \cfrac{C(E|S) + P(E) \times (5 - C(E|S))}{5}, & 0 \leq C(E|S) \leq 5 \\ \cfrac{P(E) \times (5 + C(E|S))}{5}, & -5 < C(E|S) < 0 \end{cases} P(E∣S)=⎩ ⎨ ⎧5C(E∣S)+P(E)×(5−C(E∣S)),5P(E)×(5+C(E∣S)),0≤C(E∣S)≤5−5<C(E∣S)<0
C ( E ∣ S ) ∈ { − 5 , … , 5 } C(E \mid S) \in\{-5, \ldots, 5\} C(E∣S)∈{−5,…,5} 含义 -5 观测 S S S 下证据 E E E 不存在,即 P ( E ∣ S ) = 0 P(E \mid S)=0 P(E∣S)=0 5 观测 S S S 下证据 E E E 存在, P ( E ∣ S ) = 1 P(E \mid S)=1 P(E∣S)=1 0 S , E S, E S,E 之间无关, P ( E ∣ S ) = P ( E ) P(E \mid S)=P(E) P(E∣S)=P(E) 3️⃣结论的不确定性:二者关系间
- 后验概率 P ( H ∣ E ) P(H|E) P(H∣E):给出证据 E E E情况下结论 H H H为真的概率
- 结论可信度 P ( H ∣ S ) P(H|S) P(H∣S):考虑了观察 S S S后结论 H H H为真的概率
3️⃣组合证据的不确定性
- 二维组合
最大最小法 概率法 有界法 T ( E 1 ∧ E 2 ) T(E 1 \land E 2 ) T(E1∧E2) m i n { T ( E 1 ) , T ( E 2 ) } min\{T(E_1),T(E_2)\} min{T(E1),T(E2)} T ( E 1 ) ∗ T ( E 2 ) T(E_1)*T(E_2) T(E1)∗T(E2) m a x { 0 , T ( E 1 ) + T ( E 2 ) − 1 } max{}\{0,T(E_1)+T(E_2)-1\} max{0,T(E1)+T(E2)−1} T ( E 1 ∨ E 2 ) T(E1 \lor E 2 ) T(E1∨E2) m a x { T ( E 1 ) , T ( E 2 ) } max\{T(E_1),T(E_2)\} max{T(E1),T(E2)} T ( E 1 ) + T ( E 2 ) - T ( E 1 ) ∗ T ( E 2 ) T(E1)+T(E2)-T(E1)*T(E2) T(E1)+T(E2)-T(E1)∗T(E2) m i n { 1 , T ( E 1 ) + T ( E 2 ) } min\{1,T(E_1)+T(E_2)\} min{1,T(E1)+T(E2)} - 多维组合
P ( E 1 ∧ E 2 ∧ . . . ∧ E n ∣ S ) = m i n { P ( E 1 ∣ S ) , P ( E 2 ∣ S ) , . . . , P ( E n ∣ S ) } P(E_1\land{}E_2\land{}...\land{}E_n|S)=min\{P(E_1|S),P(E_2|S),...,P(E_n|S)\} P(E1∧E2∧...∧En∣S)=min{P(E1∣S),P(E2∣S),...,P(En∣S)}
P ( E 1 ∨ E 2 ∨ . . . ∨ E n ∣ S ) = m a x { P ( E 1 ∣ S ) , P ( E 2 ∣ S ) , . . . , P ( E n ∣ S ) } P(E_1\lor{}E_2\lor{}...\lor{}E_n|S)=max\{P(E_1|S),P(E_2|S),...,P(E_n|S)\} P(E1∨E2∨...∨En∣S)=max{P(E1∣S),P(E2∣S),...,P(En∣S)}
P ( ¬ E ∣ S ) = 1 − P ( E ∣ S ) P(\neg{}E|S)=1-P(E|S) P(¬E∣S)=1−P(E∣S)
2. 不确定的传递
2.1. 前置概念
1️⃣什么是不确定的传递:证据不确定性+知识不确定性 → 用遗传算法算出算出 遗传给 \xrightarrow[用遗传算法算出算出]{遗传给} 遗传给用遗传算法算出算出结论的不确定性
2️⃣几率函数 Θ ( x ) = P ( x ) 1 − P ( x ) \Theta{}(x)=\cfrac{P(x)}{1-P(x)} Θ(x)=1−P(x)P(x): [ 0 , 1 ] → [ 0 , ∞ ] [0,1]\to[0,\infty] [0,1]→[0,∞], Θ ( x ) P ( x ) \Theta{}(x)P(x) Θ(x)P(x)单调性相同
2.2. 三种情况
1️⃣证据一定存在 P ( E ) = P ( E ∣ S ) = 1 P(E)=P(E|S)=1 P(E)=P(E∣S)=1(不论观测与否,证据都成立)
- P ( H ∣ E ) = L S × P ( H ) ( L S − 1 ) × P ( H ) + 1 P(H|E) = \cfrac{LS \times P(H)}{(LS - 1) \times P(H) + 1} P(H∣E)=(LS−1)×P(H)+1LS×P(H)
- 或者== Θ ( H ∣ E ) = L S ∗ Θ ( H ) \Theta{}(H|E)=LS*\Theta{}(H) Θ(H∣E)=LS∗Θ(H)==
2️⃣证据一不存在 P ( E ) = P ( E ∣ S ) = 0 P(E)=P(E|S)=0 P(E)=P(E∣S)=0(不论观测与否,证据都不成立)
- P ( H ∣ ¬ E ) = L N × P ( H ) ( L N − 1 ) × P ( H ) + 1 P(H|\neg E) = \cfrac{LN \times P(H)}{(LN - 1) \times P(H) + 1} P(H∣¬E)=(LN−1)×P(H)+1LN×P(H)
- 或者== Θ ( H ∣ ¬ E ) = L N ∗ Θ ( H ) \Theta{}(H|\neg{}E)=LN*\Theta{}(H) Θ(H∣¬E)=LN∗Θ(H)==
3️⃣证据可能存在 0 < P ( E ∣ S ) < 1 0<P(E|S)<1 0<P(E∣S)<1时: P ( H ∣ S ) = P ( H ∣ E ) ∗ P ( E ∣ S ) + P ( H ∣ ¬ E ) ∗ P ( ¬ E ∣ S ) P(H|S) = P(H|E) * P(E|S) + P(H|\neg E) * P(\neg E|S) P(H∣S)=P(H∣E)∗P(E∣S)+P(H∣¬E)∗P(¬E∣S)
- P ( E ∣ S ) = 1 P(E|S)=1 P(E∣S)=1时, P ( H ∣ S ) = P ( H ∣ E ) P(H|S)=P(H|E) P(H∣S)=P(H∣E)
观察后一定能获得证据,所以基于观察的可信度和基于证据的可信度就都一样了- P ( E ∣ S ) = 0 P(E|S)=0 P(E∣S)=0时, P ( H ∣ S ) = P ( H ∣ ¬ E ) P(H|S)=P(H|\neg E) P(H∣S)=P(H∣¬E)
观察后一定不能获得证据,所以基于观察的可信度等于基于无证据的可信度- P ( E ∣ S ) = P ( E ) P(E|S)=P(E) P(E∣S)=P(E)时, P ( H ∣ S ) = P ( H ) P(H|S)=P(H) P(H∣S)=P(H)
不论观察与否,证据的可信度都不变,所以不论观察与否结论的可信度也不会变- 其余情况:
P ( H ∣ S ) = { P ( H ∣ ¬ E ) + P ( H ) − P ( H ∣ E ) P ( E ) × P ( E ∣ S ) , 0 ≤ P ( E ∣ S ) < P ( E ) P ( H ) + P ( H ∣ E ) − P ( H ) 1 − P ( E ) × [ P ( E ∣ S ) − P ( E ) ] , P ( E ) ≤ P ( E ∣ S ) ≤ 1 P(H|S) = \begin{cases} P(H|\neg E) + \cfrac{P(H) - P(H|E)}{P(E)} \times P(E|S), & 0 \leq P(E|S) < P(E) \\ P(H) + \cfrac{P(H|E) - P(H)}{1 - P(E)} \times [P(E|S) - P(E)], & P(E) \leq P(E|S) \leq 1 \end{cases} P(H∣S)=⎩ ⎨ ⎧P(H∣¬E)+P(E)P(H)−P(H∣E)×P(E∣S),P(H)+1−P(E)P(H∣E)−P(H)×[P(E∣S)−P(E)],0≤P(E∣S)<P(E)P(E)≤P(E∣S)≤1
- 这是 E H EH EH公式, C ( E / S ) C(E/S) C(E/S)换掉 P ( E / S ) P(E/S) P(E/S)便是 C P CP CP公式
- 这个公式不用记,只需要知道这是分段差值法求来的
2.3. LS和LN 的性质
1️⃣ L S > 1 LS>1 LS>1说明证据 E E E对结论 H H H有利, L N > 1 LN>1 LN>1说明证据 ¬ E \neg{}E ¬E对结论 H H H有利
2️⃣记住:一般情况取 L S > 1 , L N < 1 LS>1\,,LN<1 LS>1,LN<1
3. 结论不确定性的合成
1️⃣概念: A 1 , A 2 , . . . , A n → 合成算法 A A_1,A_2,...,A_n\xrightarrow{合成算法}A A1,A2,...,An合成算法A的不确定性到底是多少
if 前提E1 then (LS1,LN1) 结论H(p(H))---->对应观察S1 if 前提E2 then (LS2,LN2) 结论H(p(H))---->对应观察S2 .......... if 前提En then (LSn,LNn) 结论H(p(H))---->对应观察Sn
2️⃣ Θ ( H ∣ S 1 , S 2 , … , S n ) = Θ ( H ∣ S 1 ) Θ ( H ) × Θ ( H ∣ S 2 ) Θ ( H ) × ⋯ × Θ ( H ∣ S n ) Θ ( H ) × Θ ( H ) \Theta(H|S_1,S_2,\ldots,S_n) = \cfrac{\Theta(H|S_1)}{\Theta(H)} \times \cfrac{\Theta(H|S_2)}{\Theta(H)} \times \cdots \times \cfrac{\Theta(H|S_n)}{\Theta(H)} \times \Theta(H) Θ(H∣S1,S2,…,Sn)=Θ(H)Θ(H∣S1)×Θ(H)Θ(H∣S2)×⋯×Θ(H)Θ(H∣Sn)×Θ(H)