在现代的生态、环境以及地学研究中,变量和变量间的因果关系推断占据了非常重要的地位。在实践中,变量间的因果关系研究往往求助于昂贵的实验,但所得结果又经常与天然环境中的实际因果联系相差甚远。统计学方法是研究天然环境中变量间关系的好方法,但常见的统计学方法往往回答的是变量间的相关关系。相关关系是通往因果关系的第一步,但决不是其最终的目的。贝叶斯网络是一种结合图论与统计学理论提出的新型模型。贝叶斯网络不但能够统合已有的各种统计学方法,如混合回归模型,LASSO,自回归模型,隐马模型等等;而且在很大程度上能够弥补统计学模型不能够进行因果推断的缺憾。自贝叶斯网络模型在上个世纪80年代被正式提出以来,其已经被运用于生态、环境、医学、社会学等各方面的研究,取得了丰硕的成果;但是,贝叶斯网络模型理论较为复杂,体系庞大,形式复杂多样,很难被初学者掌握。

本内容以开源的R语言为平台,通过理论和实践相结合的方法,系统介绍了贝叶斯网络结构学习,参数学习以及因果推断等全过程,使大家对贝叶斯网络有较全面的了解,并能够用于科研和工作实践中

目标:

(1)了解贝叶斯网络(Bayesian Network)模型的基本原理

(2)掌握利用R实现贝叶斯网络的主要包及其特点

(3)掌握利用R实现贝叶斯静态和动态网络学习的步骤和流程;

(4)掌握利用R进行贝叶斯网络推理的要点;

(5)通过理论知识学习与上机实践操作,让学员具备构建贝叶斯网络模型的能力,实现科研和生产实践目的;

专题一:R语言实现Bayesian Network分析的基本流程

R语言的数据类型与基本操作

R语言中图论的相关操作

贝叶斯网络的图表示与概率表示

基于bnlearn建立简单的贝叶斯网络

专题二:离散静态贝叶斯网络的构建

离散静态网络的结构学习

离散静态网络的参数估计

离散静态网络的推断

实例分析

专题三:连续分布下的贝叶斯网络

连续贝叶斯网络的结构学习

连续贝叶斯网络的参数估计

高斯贝叶斯网络的推断

实例分析

专题四:混合贝叶斯网络

混合分布情况下的处理

贝叶斯统计在混合网络中的应用

实例分析

专题五:动态贝叶斯网络

时间序列中变量的选择

时间相关性的处理

动态贝叶斯网络

实例分析

专题六:基于Gephi的网络作图初步

基于Gephi的网络作图初步

专题七:真实世界中的贝叶斯网络

Bootstrap与阈值选择

模型平均方法

非齐次动态贝叶斯网络

实例分析

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