Інтелектуальне виявлення точки зміни Байєса (граничний прогнозний розподіл)


9

Я читаю документ про виявлення змін Байєса в Інтернеті від Адама та Маккея ( посилання ).

Автори починають із написання граничного прогнозного розподілу: де

P(xt+1|x1:t)=∑rtP(xt+1|rt,xt(r))P(rt|x1:t)(1)
  • xt - спостереження в момент часу ;t
  • x1:t позначає набір спостереження до моменту ;t
  • rt∈N - поточна довжина пробігу (час з часу останньої точки зміни, може бути 0); і
  • xt(r) - це сукупність спостережень, пов'язаних із запуском .rt

Eq 1 формально правильний (див. Відповідь нижче від @JuhoKokkala), але я розумію, що якщо ви хочете насправді зробити прогноз щодо вам потрібно розширити його наступним чином:xt+1

P(xt+1|x1:t)=∑rt,rt+1P(xt+1|rt+1,xt(r))P(rt|x1:t)P(rt+1|rt)(1b)

Моє міркування полягає в тому, що в (майбутньому) часі може бути , але задній охоплює лише до .t+1P(rt|x1:t)t

Справа в тому, що автори в роботі роблять нас з рівняння. 1, як є (див. Рівняння 3 та 11 у статті), а не 1b. Отже, вони, здавалося б, ігнорують можливість зміни точки в момент при прогнозуванні з даних, доступних у момент . На початку розділу 2 вони говорять про перехідt+1xt+1t

Ми припускаємо, що ми можемо обчислити прогнозний розподіл [для ], що обумовлюється заданою довжиною пробігу .xt+1rt

що, можливо, там, де фокус. Але загалом цей прогнозний розподіл повинен виглядати приблизно як Eq. 1b; що це не те, що вони роблять (Р. 11).

Отже, я не впевнений, що розумію, що відбувається. Можливо, з нотацією відбувається щось смішне.


Довідково

  • Адамс, RP та MacKay, DJ (2007). Байєсівське онлайн-виявлення зміни. переддрук arXiv arXiv: 0710.3742.

Потенційне пояснення полягає в тому, що являє собою довжину запуску в кінці етапу часу , який знаходиться після точки зміни в момент . З цим, рівняння. 1 має сенс. Фактично, одна ініціалізація алгоритму - це встановлення що передбачає, що перед початком в є . Однак, фіг.1 неправильно (або принаймні вводить в оману) в тому, що якщо є точка зміни між і , і між і як зображено на , то іrtttP(r0=0)=1t=1t=4t=5t=10t=11r4r10має бути 0 відповідно до цього позначення, а не та як на фіг. 1b. r5r11
— lacerbi

1
У еквіваленті відбувається щось дивне. 3 як середній множник у підсумковому рядку в останньому рядку є тоді як я думав, що містить . Я підозрюю, що і змінили місця, оскільки має сенс. У рівнянні 11, правий бік, здається, залежить від який взагалі не з’являється на лівій стороні, тому або щось не так, або я взагалі не розумію позначення. P(xt∣rt−1,xt(r))xt(r)xttt−1P(xt∣rt,xt−1(r))xt(r)
— Juho Kokkala

@JuhoKokkala: Я радий, що я не єдиний із таким почуттям ...
— lacerbi

1
@lacerbi, У мене є ще одне запитання щодо цього документу, і я думаю, що ви зможете відповісти на нього, оскільки вам здається знайомим з роботою: stats.stackexchange.com/questions/419988 .
— gwg

Відповіді:


5

І (1), і (1b) правильні. ОП має право, що (у цій моделі) може бути точка зміни при , і залежить від того, чи є точка зміни. Це не означає жодних проблем з (1), оскільки можливі значення повністю "охоплені" . означає умовний розподіл від . Цей умовний розподіл в середньому позначається на "все інше", включаючи , умовний на . Так само, як можна було написати, скажімо,t+1xt+1rt+1P(xt+1∣rt,x1:t)P(xt+1|rt,x1:t)xt+1(rt,x1:t)rt+1(rt,x1:t)P(xt+1000|xt), яка б враховувала всі можливі конфігурації точок змін, а також значення s, що виникають між і .xitt+1000

У решті я спочатку отримую (1), а потім (1b) на основі (1).

Виведення (1)

Для будь-яких випадкових величин маємо , поки дискретний (інакше суму потрібно замінити на інтеграл). Застосовуючи це до :A,B,C

P(A∣B)=∑cP(A∣B,C=c)P(C=c∣B),
Cxt+1,x1:t,rt

P(xt+1∣x1:t)=∑rtP(xt+1∣rt,x1:t)P(rt∣x1:t),
яке має значення незалежно від того, якими є залежності між , , , тобто жодних припущень щодо моделі ще немає були використані. У даній моделі задається вважається * умовно незалежним від значень від прогонів до . Це означає, що . Підставивши це до попереднього рівняння, отримаємоrtx1:txt+1xt+1rt,xt(r)xxt(r)P(xt+1∣rt,x1:t)=P(xt+1∣rt,xt(r))

P(xt+1∣x1:t)=∑rtP(xt+1∣rt,xt(r))P(rt∣x1:t),(1)
що є (1) в ОП.

Виведення (1b)

Розглянемо розкладання над можливими значеннями : P(xt+1∣rt,xt(r))rt+1

P(xt+1∣rt,xt(r))=∑rt+1P(xt+1∣rt+1,rt,xt(r))P(rt+1∣rt,xt(r)).

Оскільки передбачається *, що те, чи відбудеться точка зміни при (між та ), не залежить від історії , маємо . Крім того, оскільки визначає, чи належить до того ж циклу, що і , ми маємо . Підставивши ці два спрощення на факторизацію вище, отримаємо t+1xtxt+1xP(rt+1∣rt,xt(r))=P(rt+1∣rt)rt+1xt+1xtP(xt+1∣rt+1,rt,xt(r))=P(xt+1∣rt+1,xt(r))

P(xt+1∣rt,xt(r))=∑rt+1P(xt+1∣rt+1,xt(r))P(rt+1∣rt).
Підставивши це до (1), отримаємо яке є ОП (1b).
P(xt+1∣x1:t)=∑rt(∑rt+1P(xt+1∣rt+1,xt(r))P(rt+1∣rt))P(rt∣x1:t),(1b)

* Зауважте про припущення про умовну незалежність моделі

На основі швидкого перегляду статті я особисто хотів би, щоб властивості умовної незалежності десь чіткіше були викладені, але я вважаю, що намір полягає в тому, що є марковським, а : s, пов'язані з різними прогонами, є незалежними (з урахуванням прогонів).rx


1
(+1) Дякую Так, звичайно, я розумію, що екв. 1 формально правильно, якщо передбачається неявна маргіналізація над . Проблема полягає в тому, що пізніше автори роблять передбачення (рівняння 11 у статті та неявно урівнювання 3), і вони, мабуть, не маргіналізуються над коли приймають їх. rt+1rt+1
— lacerbi

1
Ой. Тоді здається, що я неправильно зрозумів питання - чи слід це видалити? Ви можете уточнити питання, на даний момент це звучить як (1) якось неправильно (замість, можливо, не корисного)
— Juho Kokkala

Будь ласка, зберігайте цю відповідь, яка цінна. Моя помилка, що я не був достатньо зрозумілий у своєму первісному дописі. Я спробував уточнити своє запитання завдяки вашим коментарям і таким чином, що все ще робить цю відповідь значущою.
— lacerbi
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.