Тема: Алгебраические байесовские сети: системаанализа и синтеза вторичной структуры Алгебраические байесовские сети: системаанализа и синтеза вторичной структуры

Алгебраические байесовские сети (АБС), представляющие собой разновидность графических вероятностных моделей [29, 1], на данный момент активно исследуются с точки зрения автоматического синтеза глобальных структур таких моделей [26].
Среди глобальных структур АБС получили формальное определение и рассматриваются первичная, вторичная, третичная и четвертичная. Проблема синтеза вторичной структуры, представленной в виде минимального графа смежности, по первичной, рассматривается в [26].
Несмотря на то, что в данный момент для операций с алгебраической байесовской сетью используют ее вторичную глобальную структуру, третичная также применяется как для генерации случайного минимального графа смежности, так и для порождения всего множества минимальных графов смежности [20].
В данной работе рассматривается проблема инкрементализации синтеза третичной и четвертичной структур, а именно, исследуется возможность перестроить данные структуры при добавлении новой вершины в первичную, вместо того, чтобы их синтезировать по всему получившемуся набору заново.
Настоящая выпускная квалификационная работа бакалавра является проектной, то есть выполняется совместно с коллегами (Левенцом Даниилом Григорьевичем, Березиным Алексеем Ивановичем), кроме того, тесно связана с ВКР Мальчевской Екатерины Андреевны. Проект представляет собой комплекс программ по синтезу, анализу и визуализации вторичной структуры АБС на платформе .NET с использованием языка C# и свободно распространяемой библиотеки GraphSharp.
Комплекс программ позволяет синтезировать все глобальные структуры алгебраической байесовской сети по набору вершин, добавлять и удалять вершины, изменяя при этом соответствующим образом все структуры, а также генерировать все множество минимальных графов смежности.
Эта работа является частью более широких инициативных проектов, выполняющихся в лаборатории теоретических и междисциплинарных основ информатики СПИ- ИРАН под руководством А.Л. Тулупьева; кроме того, разработки были частично поддержаны грантами РФФИ 15-01-09001-a — «Комбинированный логико-вероятностный графический подход к представлению и обработке систем знаний с неопределенностью: алгебраические байесовские сети и родственные модели», 12-01-00945-а — «Развитие теории алгебраических байесовских сетей и родственных им логико-вероятностных графических моделей систем знаний с неопределенностью», 09-01-00861-а —«Методология построения интеллектуальных систем поддержки принятия решений на основе баз фрагментов знаний с вероятностной неопределенностью», а также проектом по ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на 2002-2006 годы», 2006-РИ-19.0/001/211, Государственный контракт от «28» февраля 2006 г., № 02.442.11.7289, «Направленные циклы в байесовских сетях доверия: вероятностная семантика и алгоритмы логиковероятностного вывода для программных комплексов с байесовской интеллектуальной компонентой».
Купить

Поставленная цель работы — инкрементализация третичной и четвертичной структур алгебраических байесовских сетей — была достигнута. В ходе выполнения выпускной квалификационной работы бакалавра были разработаны 4 алгоритма — добавления и удаления вершин в третичную и четвертичную структуры АБС. Каждый из алгоритмов был протестирован и реализован в рамках библиотеки, интегрированной в комплекс программ по синтезу и анализу вторичной структуры алгебраических байесовских сетей. Кроме того, были доказаны 4 теоремы о корректности вышеупомянутых алгоритмов.
По теме работы была принята к публикации статья на конференцию IITI’16 (список SCOPUS), кроме того часть исследований была представлена на СПИСОК.
Купить