模式识别与人工智能
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模式识别与人工智能  2016, Vol. 29 Issue (8): 751-759    DOI: 10.16451/j.cnki.issn1003-6059.201608010
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基于滑动窗口均值先验的非同构动态贝叶斯网络转换点检测算法*
俞露,高阳,史颖欢
南京大学 计算机软件新技术国家重点实验室 南京 210023
Sliding Window Prior Knowledge-Based Algorithm for Changepoint Detection in Non-homogeneous Dynamic Bayesian Networks
YU Lu, GAO Yang, SHI Yinghuan
State Key Laboratory for Novel Software Technology, Nanjing University, Nanjing 210023

全文: PDF (462 KB)   HTML (1 KB) 
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摘要 为了放宽动态贝叶斯网络中的同构假设,提出非同构贝叶斯网络.基于此种情况,文中提出结合先验知识的可逆跳转的马尔可夫链蒙特卡洛算法(APK-RJ-MCMC).算法基本假设为如果一个时间点左右窗口中数据均值间的欧氏距离越大,则这个时间点作为转换点的可能性越高.基于上述假设,可得到关于每个时间点作为转换点可能性的粗略估计,将其作为先验知识调控可逆跳转的马尔可夫蒙特卡洛采样技术(RJ-MCMC)采样转换点时的生成、消除、转换动作的提议概率之比,进而调节状态跳转时的接受概率.在人工数据集和基因数据集上的实验表明,相比其它算法,APK-RJ-MCMC在转换点检测上具有更高的检测后验概率.
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俞露
高阳
史颖欢
关键词 非同构动态贝叶斯网络 可逆跳转马尔可夫链蒙特卡洛采样算法(RJ-MCMC) 分布距离 先验知识    
Abstract:To relax the homogeneity assumption of dynamic bayesian networks (DBNs), the non-homogeneous DBNs is proposed. In this paper, an improved reversible-jump Markov chain Monte Carlo (RJ-MCMC) algorithm is put forward by integrating the prior knowledge about the sliding window, namely APK-RJ-MCMC. The basic assumption of APK-RJ-MCMC is that the bigger the distribution distance between the backward window and the forward window of a time point is, the higher the probability of the time point as a changepoint becomes. Based on the above assumption, the rough probability of each time point as a changepoint is obtained. And it is considered as prior knowledge to guide birth, death and shift moves in RJ-MCMC algorithm during the changepoint sampling. Finally, the accept probability is thus adjusted. Experimental results on both the synthetic data and the real gene expression data show that the proposed APK-RJ-MCMC has a higher posterior probability and better AUC scores than the traditional algorithm does in changepoint detection.
Key wordsNon-homogeneous Dynamic Bayesian Networks    Reversible-Jump Markov Chain Monte Carlo (RJ-MCMC)    Distribution Distance    Prior Knowledge   
收稿日期: 2016-03-02     
基金资助:国家自然科学基金重点基金项目(No.61432008)、国家自然科学基金青年基金项目(No.61305068)资助
作者简介: 俞 露,女,1992年生,硕士研究生,主要研究方向为概率图模型.E-mail:ly1001@yeah.net.高 阳(通讯作者),男,1972年生,博士,教授,主要研究方向为人工智能、机器学习.E-mail:gaoy@nju.edu.cn.史颖欢,男,1984年生,博士,副教授,主要研究方向为医学图像分析、机器视觉.E-mail:syh@nju.edu.cn.
引用本文:   
俞露,高阳,史颖欢. 基于滑动窗口均值先验的非同构动态贝叶斯网络转换点检测算法*[J]. 模式识别与人工智能, 2016, 29(8): 751-759. YU Lu, GAO Yang, SHI Yinghuan. Sliding Window Prior Knowledge-Based Algorithm for Changepoint Detection in Non-homogeneous Dynamic Bayesian Networks. , 2016, 29(8): 751-759.
链接本文:  
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