基于拓扑信息加速马尔科夫毯学习

目标变量的马尔科夫毯（MB）是用于预测其状态的最优特征子集。提出一种新的约束学习类MB推导算法FSMB,它遵循后向选择的搜索策略,并依赖条件独立（CI）测试删除任意结点对之间的伪连接。与传统约束学习类算法不同,FSMB能从已执行的CI测试推导出不同结点扮演d 分割（d separation）结点的优先等级;而后基于该信息在未来优先执行条件集中包含高优先级结点的CI测试,从而更快速地判断并删除伪连接边。该策略可帮助快速缩小搜索空间,从而大大提升学习效率。基于仿真网络的实验研究显示,FSMB在计算效率上较经典的PCMB和IPC MB有显著的提升,而学习效果相当;在面对较大网络结构时（比如100和200个结点）,甚至比公认最快速的IAMB还节省近40%的计算量,但学习效果要远优于IAMB。基于16个UCI数据集和4个经典的分类模型的实验显示,基于FSMB输出的特征集合所训练模型的分类准确率普遍接近或高于基于原有特征全集训练所得模型。因此,FSMB是快速且有效的MB推导算法。     

一般贝叶斯网络分类器及其学习算法

贝叶斯网络（BN）应用于分类应用时对目标变量预测有直接贡献的局部模型称作一般贝叶斯网络分类器（GBNC）。推导GBNC的传统途径是先学习完整的BN,而现有推导BN结构的算法限制了应用规模。为了避免学习全局BN,提出仅执行局部搜索的结构学习算法IPC-GBNC,它以目标变量节点为中心执行广度优先搜索,且将搜索深度控制在不超过2层。理论上可证明算法IPC-GBNC是正确的,而基于仿真和真实数据的实验进一步验证了其学习效果和效率的优势：（1）可输出和执行全局搜索的PC算法相同甚至更高质量的结构;（2）较全局搜索消耗少得多的计算量;（3）同时实现了降维（类似决策树学习算法）。相比于绝大多数经典分类器,GBNC的分类性能相当,但兼具直观、紧凑表达和强大推理的能力（且支持不完整观测值）。