$30 off During Our Annual Pro Sale. View Details »

(14.04.2021) Семинар – "Введение в АБС: вероятн...

ТиМПИ
April 14, 2021

(14.04.2021) Семинар – "Введение в АБС: вероятность пропозициональной формулы и основы логико-вероятностного вывода"

ТиМПИ

April 14, 2021
Tweet

More Decks by ТиМПИ

Other Decks in Science

Transcript

  1. Алгебраические байесовские сети Вероятность пропозициональной формулы Фрагмент знаний Идеал конъюнктов

    Обучение фрагмента знаний Поддержание непротиворечивости Априорный вывод Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 2 / 54
  2. Алгебраические байесовские сети Вероятность пропозициональной формулы Фрагмент знаний Идеал конъюнктов

    Обучение фрагмента знаний Поддержание непротиворечивости Априорный вывод Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 7 / 54
  3. Атомарное высказывание Обозначение: x Примеры: Человек A знаком с человеком

    B Человек B знает пароль от компьютера C Алфавит: Xn = {x0, . . . , xn−1} Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 8 / 54
  4. Квант Имеется Xn = {x0, . . . , xn−1}

    Квант: q = ˜ xn−1 ∧ ˜ xn−2 ∧ . . . ∧ ˜ x1 ∧ ˜ x0 Набор квантов Qn - всевозможные кванты длины n Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 9 / 54
  5. Набор квантов Q2 : {q0, q1, q2, q3} q0 =

    ¯ x1 ∧ ¯ x0 q1 = ¯ x1 ∧ x0 q2 = x1 ∧ ¯ x0 q3 = x1 ∧ x0 Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 10 / 54
  6. Совершенная дизъюнктивная нормальная форма x0 ⇒ x1 = ¯ x1

    ¯ x0 ∨ x1 ¯ x0 ∨ x1 x0 = q0 ∨ q1 ∨ q3 ¯ x0 ∨ x1 = ¯ x1 ¯ x0 ∨ x1 ¯ x0 ∨ x1 x0 = q0 ∨ q1 ∨ q3 x0 ⊕ x1 = ¯ x1 x0 ∨ x1 ¯ x0 = q1 ∨ q2 Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 11 / 54
  7. Вероятность квантов Вероятностная тройка (Ω, A, P) Ω = Q

    A - сигма-алгебра Q P : Ω− > [0; 1] вероятностная мера: P(qi ) ≥ 0∀qi ∈ Q, n−1 i=0 P(qi ) = 1. Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 12 / 54
  8. Вероятность формулы p(F) = P(qi ), qi ∈ SDNF(F) Н.А.

    Харитонов 14 апреля 2021 г. 13 / 54
  9. Пример Q2 : {q0, q1, q2, q3} p(q0 ) =

    0.5 p(q1 ) = 0.2 p(q2 ) = 0.1 p(q3 ) = 0.2 p(x0 ⇒ x1 ) = p(q0 ∨ q1 ∨ q3 ) = 0.5 + 0.2 + 0.2 = 0.9 Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 14 / 54
  10. Алгебраические байесовские сети Вероятность пропозициональной формулы Фрагмент знаний Идеал конъюнктов

    Обучение фрагмента знаний Поддержание непротиворечивости Априорный вывод Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 15 / 54
  11. Фрагмент знаний со скалярными оценками Вектор вероятностей квантов: Pn q

    = {p(q0 ), . . . , p(qn−1 )} Пример: P2 q = {0.5, 0.2, 0.1, 0.2} Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 16 / 54
  12. Непротиворечивость фрагмента знаний ∀p(qi ) : p(qi ) = 1;

    p(qi ) ≥ 0 Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 19 / 54
  13. Интервальные оценки вероятности Вектора верхней и нижней границ оценок вероятности:

    P+ q = {p+(q0 ), . . . , p+(qn−1 )} P− q = {p−(q0 ), . . . , p−(qn−1 )} ∀p−(qi ), p+(qi ) : p−(qi ) ≤ p+(qi ) Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 20 / 54
  14. Алгебраические байесовские сети Вероятность пропозициональной формулы Фрагмент знаний Идеал конъюнктов

    Обучение фрагмента знаний Поддержание непротиворечивости Априорный вывод Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 23 / 54
  15. Идеал конъюнктов P2 q =     

                    p(e∨ ) p(x0 ) p(x1 ) p(x0 x1 ) p(x2 ) p(x0 x2 ) p(x1 x2 ) p(x0 x1 x2 )                      Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 25 / 54
  16. Матрица I I1 =   1 −1 0 1

      ; In =   In−1 −In−1 0 In−1   Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 26 / 54
  17. Матрица J I2 =      

      1 −1 −1 1 0 1 0 −1 0 0 1 −1 0 0 0 1         Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 27 / 54
  18. Матрица I I3 =      

                   1 −1 −1 1 −1 1 1 −1 0 1 0 −1 0 −1 0 1 0 0 1 −1 0 0 −1 1 0 0 0 1 0 0 0 −1 0 0 0 0 1 −1 −1 1 0 0 0 0 0 1 0 −1 0 0 0 0 0 0 1 −1 0 0 0 0 0 0 0 1                      Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 28 / 54
  19. Матрица I J1 =   1 1 0 1

      ; Jn =   Jn−1 Jn−1 0 Jn−1   Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 29 / 54
  20. Матрица I J2 =      

      1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1         Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 30 / 54
  21. Матрица I J3 =      

                   1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1                      Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 31 / 54
  22. Преобразование вероятностей Pn q = In × Pn c Pn

    c = Jn × Pn q Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 32 / 54
  23. Пример Pc =       

     1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1         ×         0.1 0.2 0.3 0.4         =         0.1 + 0.2 + 0.3 + 0.4 0.2 + 0.4 0.3 + 0.4 0.4         =         1 0.6 0.7 0.4         Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 33 / 54
  24. Пример Pq =       

     1 −1 −1 1 0 1 0 −1 0 0 1 −1 0 0 0 1         ×         1 0.6 0.7 0.4         =         1 − 0.6 − 0.7 + 0.4 0.6 − 0.4 0.7 − 0.4 0.4         =         0.1 0.2 0.3 0.4         Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 34 / 54
  25. Алгебраические байесовские сети Вероятность пропозициональной формулы Фрагмент знаний Идеал конъюнктов

    Обучение фрагмента знаний Поддержание непротиворечивости Априорный вывод Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 35 / 54
  26. Алфавит x0 : Алексей работает в отделе О1 x1 :

    Алексей имеет доступ к ПК1 Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 36 / 54
  27. Входные данные x0 x1 1 * * 0 0 *

    1 1 0 1 Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 37 / 54
  28. Входные данные x0 x1 x0 x1 1 * * *

    0 0 0 * 0 1 1 1 0 1 0 Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 38 / 54
  29. Вероятности x1 x2 x3 [1; 1] [0; 1] [0; 1]

    [0; 1] [0; 0] [0; 0] [0; 0] [0; 1] [0; 0] [1; 1] [1; 1] [1; 1] [0; 0] [1; 1] [0; 0] [0.4; 0.6] [0.4; 0.8] [0.2; 0.4] Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 39 / 54
  30. Поддержание непротиворечивости Pc − 0 =    

        1 0.4 0.4 0.2         ; Pc + 0 =         1 0.6 0.8 0.4         ; Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 40 / 54
  31. Алгебраические байесовские сети Вероятность пропозициональной формулы Фрагмент знаний Идеал конъюнктов

    Обучение фрагмента знаний Поддержание непротиворечивости Априорный вывод Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 41 / 54
  32. Поддержание непротиворечивости P− c = minR (Pc ) P+ c

    = maxR (Pc ) Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 42 / 54
  33. Ограничения R = E ∪ D E теория вероятности D

    предметная область Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 43 / 54
  34. Ограничения теории вероятностей E = Pq ≥ 0 = I

    × Pc ≥ 0 Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 44 / 54
  35. Ограничения теории вероятностей E =     

                    1 − p(x0 ) − p(x1 ) + p(x0 x1 ) ≥ 0 p(x0 ) − p(x0 x1 ) ≥ 0 p(x1 ) − p(x0 x1 ) ≥ 0 p(x0 x1 ) ≥ 0 Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 45 / 54
  36. Ограничения предметной области D = P− 0 ≤ P ≤

    P+ 0 Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 46 / 54
  37. Ограничения предметной области D =     

                    1 ≤ 1 ≤ 1 p− 0 (x0 ) ≤ p(x0 ) ≤ p+ 0 (x0 ) p− 0 (x1 ) ≤ p(x1 ) ≤ p+ 0 (x1 ) p− 0 (x0 x1 ) ≤ p(x0 x1 ) ≤ p+ 0 (x0 x1 ) =                      1 ≤ 1 ≤ 1 0.4 ≤ p(x0 ) ≤ 0.6 0.4 ≤ p(x1 ) ≤ 0.8 0.2 ≤ p(x0 x1 ) ≤ 0.4 Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 47 / 54
  38. Ограничения R =       

                                                1 − p(x0 ) − p(x1 ) + p(x0 x1 ) ≥ 0 p(x0 ) − p(x0 x1 ) ≥ 0 p(x1 ) − p(x0 x1 ) ≥ 0 p(x0 x1 ) ≥ 0 1 ≤ 1 ≤ 1 0.4 ≤ p(x0 ) ≤ 0.6 0.4 ≤ p(x1 ) ≤ 0.8 0.2 ≤ p(x0 x1 ) ≤ 0.4 Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 48 / 54
  39. Пример P− c =      

      1 0.4 0.4 0.2         ; P+ c =         1 0.6 0.8 0.4         ; Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 49 / 54
  40. Алгебраические байесовские сети Вероятность пропозициональной формулы Фрагмент знаний Идеал конъюнктов

    Обучение фрагмента знаний Поддержание непротиворечивости Априорный вывод Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 50 / 54
  41. Представление в виде суммы вероятностей конъюнктов p(x0 ⇒ x1 )

    = p(q0 ) + p(q1 ) + p(q3 ) = = (1 − p(x0 ) − p(x1 ) + p(x0 x1 )) + (p(x1 ) − p(x0 x1 )) + p(x0 x1 ) = = 1 − p(x0 ) + p(x0 x1 ) Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 51 / 54
  42. Априорный вывод p−(x0 ⇒ x1 ) = minR (1 −

    p(x0 ) + p(x0 x1 )) p+(x0 ⇒ x1 ) = maxR (1 − p(x0 ) + p(x0 x1 )) Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 52 / 54
  43. Пример P− c =      

      1 0.4 0.4 0.2         ; P+ c =         1 0.6 0.8 0.4         ; p(x0 ⇒ x1 ) = [0.6; 1] Н.А. Харитонов 14 апреля 2021 г. 53 / 54