基于遗传算法的贝叶斯网络结构学习研究

来源 :伊犁师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:slhulala
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
贝叶斯网络采用图模型描述变量之间的依赖关系,因其结构清晰,具有突出的决策机制和学习机制,故拥有优秀的推理能力。在医学诊断、图像处理、可靠性分析与风险分析等方面有着广泛应用。在各类研究方法中,遗传算法能够有效地解决复杂的优化问题,以其普适性好、便于并行执行、高效便捷等显著特点,在贝叶斯网络结构的学习研究过程中发挥着非常重要的作用。遗传算法虽然具有较为良好的鲁棒性且对领域知识需求较少,但应用在贝叶斯网络结构学习中仍存在一些弊端。贝网结构空间随变量数呈指数级增加,使得遗传算法搜索空间增大;当种群中个体的多样性受到限制,个体之间适应值度差异不显著,在结构学习中会出现早熟问题。为了提高基于遗传算法的贝叶斯网络结构学习效率和准确性,提出了基于集成的遗传算法联姻策略,能够以较小的时间代价得到较好的结构模型。本文工作如下:(1)基于同代理模型的联姻策略,两个种群使用相同的搜索策略和评估模型完成贝叶斯网络结构学习。对学习到质量最好的子代个体进行联姻,将得到的质量最佳的子代个体共同返回两个种群中进行迭代。由于联姻的子代保留了另一个种群的片段,对种群中基因的多样性起到了很好的保障,有效规避了近亲繁殖造成的缺陷。基于Chain-GA算法的联姻策略,因将链模型作为评估方法,学习网络结构的速度有一定程度提升,但是学习到的结构质量不可靠;基于Tree-ACO算法的联姻策略,算法准确率得到大幅提升,但学习的效率无法得到保障。(2)针对同代理模型的联姻策略无法同时兼顾网络结构质量及学习效率的问题,对联姻策略做出改进,提出了基于集成的遗传算法联姻策略。两个种群分别使用Chain-GA算法与Tree-ACO算法进行学习,对各自学习得到的当代最优个体进行联姻迭代。二者结合后,在学习过程中保证了种群多样性和学习效率。分别在大、中、小不同规模的数据集Asia、Child、Alarm网络上进行实验,经过对比,本文方法能够在相对较短的时间内学习到更准确的网络结构。
其他文献
《普通高中生物课程标准2017年版(2020年修订)》对高中生物教学改革提出了更高的要求,侧重点之一是生物教学要关注学生个性化发展,满足学生多样化需求,明确学生应达成的能力与品格,并逐步培养学生的学科核心素养。而任务驱动教学旨在激发学生学习自主性,通过组织任务活动增强师生互动、培养学生科学思维与科学探究能力。由此可知,任务驱动教学模式的培养目标与生物课程标准的教学要求相符合。实习发现被动式课堂教学
学位
随着新课程改革的不断推进,2017年版的《普通高中生物学课程标准》进一步明确了学科核心素养是对课程教育价值的具体体现,高中生物学教学面临着新的形式和挑战,这对教师提出了更高的要求,教师需要改进自己的教学方式,丰富教学方法,以顺应时代发展的需要。纲要信号教学法是以纲要信号图表为核心的教学方法体系,它具有“提纲挈领、简明扼要、信息集中、思维对号”的特征。它能让同学抓住教学的重点内容,引发同学们的联想,
学位
期刊
信息化的21世纪要求人们转变线性简单的思维,解决复杂的系统问题。在这种时代背景下,社会对培训学生的系统化思维能力提出了更高的要求,生物学科讲授生物的组成,遗传,生存的环境等内容,与自然环境和人类生活紧密相连,具备极强的系统性,在培养学生系统化思维能力中具有明显优势的。问题中心教学模式(Problem-based Learning,简称PBL教学模式)是一种以问题为核心,协同解决问题的教学模式,已在
学位
当今社会经济、科技的飞速发展,生活发生了巨大的变化,在全面建成小康社会的关键时期,对国民的整体素质和人才的培养质量都有了更高及更新的要求。为推动学生的全面发展,提升学科的教育价值,各个学科的教育目标都是以“核心素养”为出发点的。《义务教育阶段生物学课程标准(2022年版)》明确提出生物学科核心素养这一概念,这与高中阶段的核心素养既有区别也有联系。2021年9月中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关
学位
人脸因其面部特征的稳定性给身份识别带来了方便,但是,微整容后的人脸五官特征会发生一定程度的变化,微整容在日常生产中给人脸识别技术带来了新的挑战。若在身份验证时,待识别的微整容人脸图像特征与数据库中相关证件上的人脸图像特征存在差异时,会导致身份验证错误,给需要进行身份验证机构的工作带来了诸多不便。为此,本文针对微整容后的人脸识别的问题,主要从三方面进行研究:自制相关微整容人脸图像数据集,选取适合的损
学位
生物学学科作为一门自然科学中的基础学科,其学科特点主要由对自然规律探索的思维方式和探究过程来体现,而生物学实验正是实现这一探究过程的主要途径。传统的高中生物学实验教学模式单一,而PBL(Problem-Based Learning,PBL)模式是一种基于问题的学习,以学生为主的教学模式,通过小组合作的方式协同解决问题,在学生主动参与、积极探究的过程中逐步构建知识体系,这也与新课标所提出的注重核心素
学位
抗菌肽具有广谱抗菌性,同时还具有抗病毒、抗肿瘤、免疫调节等多种生理特性。相比于抗生素,抗菌肽凭借其独特的膜渗透活性机制,具有不易产生耐药性的巨大优势,应用前景广阔。深入探索抗菌肽膜渗透活性在不同膜物理性质下的响应是抗菌肽得以广泛应用的重要前提。但遗憾的是,目前对于其中的分子作用机理尚不完全清楚。基于仿细胞膜模型探索抗菌肽膜渗透活性机理,可以避免潜在活性细胞过程的影响。在此,本论文以蜂毒肽(Meli
学位
信息技术的迅速发展促进了工商业的现代化进程,数据源生成数据的速度越来越快,这种快速、连续、潜在无限、随时间变化的有序序列称之为“数据流”。数据流存在数据分布随时间发生变化的概念漂移现象,概念漂移现象被认为是机器学习模型精度下降的主要原因之一。在不断变化的大数据环境中,如何提供更可信有效的机器学习模型成为研究人员关注的热点。概念漂移现象使得传统的数据分析处理技术不能获得很好的效果,为数据挖掘、数据流
学位
随着教育信息化的持续发展,数字资源与教育教学的融合将是必然趋势。教育部印发的《教育信息化2.0行动计划》中,也强调努力构建“互联网+条件下的人才培养新模式、发展基于互联网的教育服务新模式、探索信息时代教育治理新模式。”同时,新一代的青少年也是数字化的一代,他们对数字化技术有着天然的敏感度。互联网参与其中的学习模式比传统的教学模式更符合新一代青少年的学习需求,更能引发这一代学生的学习兴趣,提高美术教
学位