論文の概要: ExDBN: Exact learning of Dynamic Bayesian Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.16100v2
• Date: Tue, 22 Oct 2024 12:16:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-23 14:30:17.577354
• Title: ExDBN: Exact learning of Dynamic Bayesian Networks
• Title（参考訳）: ExDBN:動的ベイズネットワークの厳密な学習
• Authors: Pavel Rytir, Ales Wodecki, Georgios Korpas, Jakub Marecek,
• Abstract要約: 本稿では,データから因果学習を行うためのスコアベースの学習手法を提案する。 提案手法は, 最大25の時系列の小型・中規模の合成インスタンスに適用した場合, 優れた結果が得られた。 バイオサイエンスとファイナンスにおける2つの興味深い応用は、この方法を直接適用することで、高度に正確でグローバルに収束した解法を開発する機会をさらに強調するものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.2499166814992435
• License:
• Abstract: Causal learning from data has received much attention in recent years. One way of capturing causal relationships is by utilizing Bayesian networks. There, one recovers a weighted directed acyclic graph, in which random variables are represented by vertices, and the weights associated with each edge represent the strengths of the causal relationships between them. This concept is extended to capture dynamic effects by introducing a dependency on past data, which may be captured by the structural equation model, which is utilized in the present contribution to formulate a score-based learning approach. A mixed-integer quadratic program is formulated and an algorithmic solution proposed, in which the pre-generation of exponentially many acyclicity constraints is avoided by utilizing the so-called branch-and-cut ("lazy constraint") method. Comparing the novel approach to the state of the art, we show that the proposed approach turns out to produce excellent results when applied to small and medium-sized synthetic instances of up to 25 time-series. Lastly, two interesting applications in bio-science and finance, to which the method is directly applied, further stress the opportunities in developing highly accurate, globally convergent solvers that can handle modest instances.
• Abstract（参考訳）: 近年,データからの因果学習が注目されている。 因果関係を捉える一つの方法はベイジアンネットワークを利用することである。 そこで、ランダム変数が頂点で表される重み付き有向非巡回グラフを復元し、各辺に関連する重みはそれらの間の因果関係の強さを表す。 この概念は、過去のデータに依存することによって動的効果を捉えるために拡張され、これは、現在、スコアベースの学習アプローチの定式化に使われている構造方程式モデルによって捉えることができる。 混合整数二次プログラムを定式化し, 指数関数的に多くの非循環性制約の事前生成を, いわゆるブランチ・アンド・カット(遅延制約)法を用いて回避するアルゴリズム的解法を提案する。 提案手法は, 最新技術に対する新しいアプローチと比較して, 最大25の時系列の小型・中規模の合成インスタンスに適用した場合, 優れた結果が得られることがわかった。 最後に、バイオサイエンスとファイナンスにおける2つの興味深い応用により、この手法が直接適用され、モデストインスタンスを扱える高度に正確でグローバルに収束した解法を開発する機会をさらに強調する。

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