在R中使用bnstruct为动态贝叶斯网络设置层数。

Question

我目前正在使用R中的bnstruct包创建一个DBN，每6个时间步骤中有9个变量。我有生物和非生物变量，我想防止生物变量成为非生物变量的父母。我想防止生物变量成为非生物变量的父变量。layering = c(1,1,2,2,2) 在 learn.dynamic.network().

但是，动态部分出现了一个问题：我想继续防止生物变量在每个时间步骤中成为非生物变量的父母，同时防止在t+1到t的任何变量之间出现边缘。我想在每个时间步骤中防止生物变量成为非生物变量的父母，同时防止t+1到t之间的任何变量出现边缘。

如果我在 layering =:

• t1时非生物变量为1；
• 2为t1时的生物变量
• 3为非生物变量在t2时的数据。
• 4为t2的生物变量......。

我允许t-1的生物变量来解释t的非生物变量（我不希望这样）。

所以我试了一下。

## 9 variables for 6 time steps 
test1 <- BNDataset(data = timedData,
                   discreteness = rep('d', 54),
                   variables = colnames(timedData),
                   node.sizes = rep(c(3,3,3,2,2,3,3,3,3), 6)
                   # num.time.steps = 6
                   )


## the 5 first variables are abiotic, the 4 last are biotics
dbn <- learn.dynamic.network(test1, 
                             num.time.steps = 6, 
                             layering = rep(c(1,1,1,1,1,2,2,2,2),6))

所以现在，我没有任何从生物变量到非生物变量的边缘（这很好），但我有从变量_t(n+1)到变量_t(n)的边缘。

我知道在 bnlearn 你可以创建一个你不想看到的边缘的 "黑名单"，但我在 bnstruct 中没有看到任何对应的参数。有什么好办法吗？

Answer 1

用 mmhc 算法，您可以使用默认的 layer.struct 参数来指定哪些图层对之间允许有边。layer.struct 取一个二进制矩阵，其中单元格 i,j 是 1 层中的变量是否可以有边来往 i 到层中的变量 j和 0 否则。

最好的使用方法是与你第一个解决方案的手动指定分层相结合。

Answer 2

完美，这两个参数的组合 layering = 和 layer.struct = 做到了我想要的。

我把我用的东西贴在这里只是为了提供一个例子。

## DBN study
dbn <- learn.dynamic.network(test1, 
                             num.time.steps = 6, 
                             layering = rep(c(1,1,1,1,1,2,2,2,2,  # set 2 layers per time step
                                              3,3,3,3,3,4,4,4,4,
                                              5,5,5,5,5,6,6,6,6,
                                              7,7,7,7,7,8,8,8,8,
                                              9,9,9,9,9,10,10,10,10,
                                              11,11,11,11,11,12,12,12,12)),
                             layer.struct = matrix(c(1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,  ## allow certain layers to connect to others by hand
                                                     1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                                                     1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                                                     1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,
                                                     1,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,
                                                     1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,
                                                     1,0,1,0,1,0,1,0,0,0,0,0,
                                                     1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,
                                                     1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,0,0,
                                                     1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,
                                                     1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,
                                                     1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1),c(12,12)))

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