理论教育 网络参数的学习优化

网络参数的学习优化

时间:2023-05-31 理论教育 版权反馈
【摘要】:表5-8变量离散化结果2)参数学习目前在贝叶斯网络的应用中,条件概率多由专家直接给出,再通过相应案例不断更新,以这种方式计算最终的概率值。因此,本研究通过网络参数学习的方式确定各节点的条件概率。图5-7国际工程政治风险预测的贝叶斯网络参数学习结果3)鲁棒性检验本研究已随机挑选出30个样本作为测试集,用来验证国际工程政治风险预测的贝叶斯网络参数学习的鲁棒性。

网络参数的学习优化

1)数据预处理

由于很多变量为连续型变量,需对其进行离散化处理。为了贝叶斯网络条件概率的确定,本研究根据每一个变量的分布特征,将所有变量的取值离散化为低、中、高三级,分别用1、2、3表示。离散化结果如表5-8所示。

法规政策变动风险、行政限制与歧视风险、政治暴力风险、贪污腐败风险、政府违约风险、针对项目的抗议风险分别用F1、F2、F3、F4、F5、F6代表。

表5-8 变量离散化结果

2)参数学习

目前在贝叶斯网络的应用中,条件概率多由专家直接给出,再通过相应案例不断更新,以这种方式计算最终的概率值。但是,在贝叶斯网络复杂的关联关系之下,专家很难根据经验制定其中的条件概率。一旦节点非常多,在关联关系复杂的情况下,预设条件概率就变得更难实现了。因此,本研究通过网络参数学习的方式确定各节点的条件概率。

贝叶斯网络参数学习算法主要有三种方式:最大似然估计法,贝叶斯估计法,梯度下降算法,以及期望最大算法。其中前两种算法用于没有缺失值的情况下,而后两种算法通常用于存在缺失值的算法中。本研究所涉及的样本不存在数据缺失的情况,因此本研究采用贝叶斯估计法进行参数学习。

贝叶斯估计假定一个固定的未知参数θ,考虑给定拓扑结构S下,参数θ的所有可能取值,利用先验知识,寻求给定拓扑结构S和训练样本集D时具有最大后验概率的参数取值(Fayyad,等,1996;慕春棣和戴剑彬,2000)。给定拓扑结构S和训练样本集D时,贝叶斯网络的后验概率为P(θ|D,S)。采用最大后验概率方法对贝叶斯网络参数θ进行估计,可以描述为:

由贝叶斯规则可以得出:

其中,p(θ|S)为拓扑结构S下参数θ的先验概率,p(D|S)与具体参数取值无关。通常使用先验分布是狄利克雷分布。考虑多项式的参数为:θ1,θ2,…,θk,∑θi=1,狄利克雷分布为一组超参数α1,α2,…,αk,当P(θ|D,S)满足狄利克雷分布时,参数θ的后验概率为:

对于数据集合D,统计值为:N1,N2,…,Nk,则(www.daowen.com)

将这一结果推广到贝叶斯网络,定义事件V,其节点为v,父节点Pa(v)=u,统计值记为N(v,u)。在贝叶斯估计算法中,参数估计由下式计算:

本研究的样本集共包含301个样本,从中随机挑选10%(即30个)样本用于鲁棒性检验。因此本研究的训练样本集共包含271个样本。

使用Netica软件进行贝叶斯网络的样本训练,训练结果如图5-7所示。

图5-7 国际工程政治风险预测的贝叶斯网络参数学习结果

3)鲁棒性检验

本研究已随机挑选出30个样本作为测试集,用来验证国际工程政治风险预测的贝叶斯网络参数学习的鲁棒性。预测概率大于等于50%,视为该种类型的政治风险预测结果为发生;预测结果小于50%,视为该种类型的政治风险不发生。通过对比模型预测结果与案例的实际结果,计算模型预测的准确率。例如,对于测试案例2,预测结果为F1、F2发生,F3、F4、F5、F6不发生;而实际结果为F2发生,F1、F3、F4、F5、F6不发生,模型对案例2中F1的预测结果错误,对F2、F3、F4、F5、F6的预测结果无误,即,该预测模型对测试案例2的政治风险预测准确率为83.3%。模型对所有测试案例的预测结果见表5-9。

表5-9 鲁棒性检验结果

续表

由表5-9可知,该国际工程政治风险预测模型对30个测试案例的总体预测准确率为83.3%。表明该预测模型预测结果具有较高的指导意义,鲁棒性较好。

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