การตรวจหาการเปลี่ยนแปลงคู่เคียงแบบเบย์ออนไลน์


9

ฉันกำลังอ่านรายงานการตรวจหาการเปลี่ยนแปลงไบเซียนออนไลน์โดย Adams และ MacKay ( ลิงก์ )

ผู้แต่งเริ่มต้นด้วยการเขียนการแจกแจงการทำนายแบบชายขอบ: โดยที่

P(xt+1|x1:t)=∑rtP(xt+1|rt,xt(r))P(rt|x1:t)(1)
  • xtคือการสังเกตในเวลา ;t
  • x1:tหมายถึงชุดการสังเกตจนกระทั่งเวลา ;t
  • rt∈Nคือ runlength ปัจจุบัน (เวลานับตั้งแต่การเปลี่ยนแปลงครั้งล่าสุดสามารถเป็น 0); และ
  • xt(r)เป็นชุดของการสังเกตที่เกี่ยวข้องกับการทำงานr_trt

อีคิว 1 ถูกต้องเป็นทางการ (ดูคำตอบด้านล่างโดย @JuhoKokkala) แต่ความเข้าใจของฉันคือถ้าคุณต้องการทำนายเกี่ยวกับคุณจะต้องขยายดังต่อไปนี้: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)

เหตุผลของฉันคืออาจมีการเปลี่ยนเวลา (ในอนาคต) เวลาแต่หลังครอบคลุมจนถึงเท่านั้นt+1P(rt|x1:t)t

ประเด็นก็คือผู้แต่งในกระดาษทำให้เราเป็นสมการ 1 ตามที่เป็นอยู่ (ดู Eqs. 3 และ 11 ในกระดาษ) และไม่ใช่ 1b ดังนั้นพวกเขาดูเหมือนจะไม่สนใจความเป็นไปได้ของ changepoint ที่ในเวลาเมื่อทำนายจากข้อมูลที่มีอยู่ในเวลาทีในตอนต้นของส่วนที่ 2 พวกเขาพูดen passantt+1xt+1t

เราคิดว่าเราสามารถคำนวณการกระจายการทำนาย [สำหรับ ] เงื่อนไขในการให้วิ่งยาวr_txt+1rt

ซึ่งอาจเป็นที่เคล็ดลับอยู่ แต่โดยทั่วไปการกระจายการทำนายนี้น่าจะดูเหมือน Eq 1b; ซึ่งไม่ใช่สิ่งที่พวกเขาทำ (อสม. 11)

ดังนั้นฉันไม่แน่ใจว่าฉันเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้น บางทีอาจมีบางสิ่งที่ตลก ๆ เกิดขึ้นพร้อมกับเครื่องหมาย


การอ้างอิง

  • Adams, RP, & MacKay, DJ (2007) การตรวจหาการเปลี่ยนแปลงสัญญาณแบบเบย์แบบออนไลน์ พิมพ์ล่วงหน้า arXiv arXiv: 0710.3742

คำอธิบายที่มีศักยภาพเป็นที่หมายถึงระยะเวลาในการทำงานที่ส่วนท้ายของเวลาขั้นตอนซึ่งเป็นหลังจาก changepoint ในเวลาทีด้วยสิ่งนี้สมการ 1 ทำให้รู้สึก ในความเป็นจริงหนึ่งในการเริ่มต้นของขั้นตอนวิธีคือโดยการตั้งค่าซึ่งสันนิษฐานว่ามี changepoint ขวาก่อนที่จะเริ่มที่ 1 อย่างไรก็ตามรูปที่ 1 เป็นสิ่งที่ผิด (หรืออย่างน้อยทำให้เข้าใจผิด) ในกรณีที่มีการเปลี่ยนระหว่างและและระหว่างและดังแสดงในรูปที่ 1a ดังนั้นและrtttP(r0=0)=1t=1t=4t=5t=10t=11r4r10ควรเป็น 0 ตามสัญกรณ์นี้ไม่ใช่และr5r11ตามรูปที่ 1b
— lacerbi

1
มีบางอย่างแปลก ๆ เกิดขึ้นใน Eq 3 เป็นตัวประกอบกลางในการสรุปในบรรทัดสุดท้ายคือ P(xt∣rt−1,xt(r)) ในขณะที่ฉันคิด xt(r) มี xt. ฉันสงสัยว่าt และ t−1 ได้เปลี่ยนสถานที่เป็น P(xt∣rt,xt−1(r))จะทำให้รู้สึก ในสมการ 11 ดูเหมือนว่าทางด้านขวาจะขึ้นอยู่กับxt(r)ซึ่งไม่ปรากฏที่ด้านซ้ายเลยดังนั้นมีบางอย่างผิดปกติหรือฉันไม่เข้าใจสัญกรณ์เลย
— Juho Kokkala

@JuhoKokkala: ฉันดีใจที่ผมไม่ได้เป็นเพียงคนเดียวที่มีความรู้สึกว่า ...
— lacerbi

1
@lacerbi ผมมีคำถามเกี่ยวกับบทความนี้อีกและคิดว่าคุณอาจจะสามารถที่จะตอบมันตั้งแต่คุณดูเหมือนคุ้นเคยกับการทำงาน: stats.stackexchange.com/questions/419988
— gwg

คำตอบ:


5

ทั้ง (1) และ (1b) ถูกต้อง OP มีสิทธิ์ที่ (ในรุ่นนี้) อาจมีการเปลี่ยนที่t+1และ xt+1ขึ้นอยู่กับว่ามีการเปลี่ยนแปลงหรือไม่ สิ่งนี้ไม่ได้หมายความถึงปัญหาใด ๆ กับ (1) ว่าเป็นค่าที่เป็นไปได้ของrt+1 ถูก "ปิด" อย่างสมบูรณ์โดย P(xt+1∣rt,x1:t). P(xt+1|rt,x1:t) หมายถึงการกระจายเงื่อนไขของ xt+1 เงื่อนไข (rt,x1:t). การแจกแจงแบบมีเงื่อนไขนี้มีค่าเฉลี่ยมากกว่า "ทุกอย่าง" รวมถึงrt+1บนเงื่อนไข (rt,x1:t). เหมือนที่เขียนได้พูดได้P(xt+1000|xt)ซึ่งจะคำนึงถึงการกำหนดค่าที่เป็นไปได้ทั้งหมดของการเปลี่ยนค่ารวมทั้งค่าของ xiเกิดขึ้นระหว่าง t และ t+1000.

ในส่วนที่เหลือฉันแรกได้รับ (1) และจากนั้น (1b) ตาม (1)

แหล่งที่มาของ (1)

สำหรับตัวแปรสุ่มใด ๆ A,B,C, เรามี

P(A∣B)=∑cP(A∣B,C=c)P(C=c∣B),
ตราบเท่าที Cไม่ต่อเนื่อง (ไม่เช่นนั้นผลรวมจะต้องถูกแทนที่ด้วยอินทิกรัล) ใช้สิ่งนี้กับxt+1,x1:t,rt:

P(xt+1∣x1:t)=∑rtP(xt+1∣rt,x1:t)P(rt∣x1:t),
ซึ่งถือไม่ว่าสิ่งที่อ้างอิงระหว่าง rt, x1:t, xt+1คือนั่นคือยังไม่มีการใช้สมมติฐานที่เป็นรูปแบบ ในรูปแบบปัจจุบันxt+1 รับ rt,xt(r) ถูกสันนิษฐานว่า * เป็นเงื่อนไขที่เป็นอิสระจากค่าของ x จากการวิ่งมาก่อน xt(r). สิ่งนี้แสดงถึงP(xt+1∣rt,x1:t)=P(xt+1∣rt,xt(r)). เราได้สิ่งนี้มาแทนสมการก่อนหน้า

P(xt+1∣x1:t)=∑rtP(xt+1∣rt,xt(r))P(rt∣x1:t),(1)
ซึ่งคือ (1) ใน OP

แหล่งที่มาของ (1b)

ให้เราพิจารณาการสลายตัวของ P(xt+1∣rt,xt(r)) มากกว่าค่าที่เป็นไปได้ของ rt+1:

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

เนื่องจากมันถูกสันนิษฐานว่า * ว่าการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นที่ t+1 (ระหว่าง xt และ xt+1) ไม่ได้ขึ้นอยู่กับประวัติของ x, เรามี P(rt+1∣rt,xt(r))=P(rt+1∣rt). Furthermore, since rt+1 determines whether xt+1 belongs into the same run as xt, we have P(xt+1∣rt+1,rt,xt(r))=P(xt+1∣rt+1,xt(r)). Substituting these two simplifications into the factorization above, we get

P(xt+1∣rt,xt(r))=∑rt+1P(xt+1∣rt+1,xt(r))P(rt+1∣rt).
Substituting this into (1), we get
P(xt+1∣x1:t)=∑rt(∑rt+1P(xt+1∣rt+1,xt(r))P(rt+1∣rt))P(rt∣x1:t),(1b)
which is OP's (1b).

* Remark on the model's conditional independence assumptions

Based on quickly browsing the paper, I would personally like the conditional independence properties to be more explicitly stated somewhere, but I suppose that the intention is that r is Markovian and the x:s associated to different runs are independent (given the runs).


1
(+1) Thanks. Yep, of course, I understand that Eq. 1 is formally correct if one assumes implicit marginalization over rt+1. The problem is that later on the authors make predictions (Eq. 11 in the paper, and implicitly in Eq. 3) and they are seemingly not marginalizing over rt+1 when they take them.
— lacerbi

1
Oh. It seems then that I misunderstood the question - should I delete this? You may want to clarify the question, currently it sounds like (1) is somehow incorrect (instead of perhaps not useful)
— Juho Kokkala

Please keep this answer, which is valuable. My mistake that I was't clear enough in my original post. I tried to clarify my question thanks to your comments, and in a way that still makes this answer meaningful.
— lacerbi
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.