Кіріспе
Байес желілеріндегі шамамен кедергі техникасы. Вариациялық хабар алмасу (VMP) – Джон Винн әзірлеген, конъюгатты экспоненциалдық ата-аналары бар үздіксіз немесе дискретті мәнді Байес желілері үшін шамамен қорытынды шығару (inference) техникасы. VMP латентті Дирихлет бөлісі сияқты әдістерде қолданылатын шамамен вариациялық әдістерді жалпылау мақсатымен әзірленді және түйіннің Марков қаптамасындағы хабарлар арқылы әрбір түйіндегі шамамен үлестіруді жаңарту арқылы жұмыс істейді.
Variational message passing (VMP) is an approximate inference technique for continuous or discrete valued Bayesian networks, with conjugate exponential parents, developed by John Winn. VMP was developed as a means of generalizing the approximate variational methods used by such techniques as latent Dirichlet allocation, and works by updating an approximate distribution at each node through messages in the node's Markov blanket.
Хабарларды ауыспалы түрде беру
Ата-аналар балаларына жеткілікті статистикалық мәліметтерді күтуді жібереді, ал балалар ата-аналарына өзінің табиғи параметрін жібереді, бұл сонымен қатар түйіннің екі ата-анасына да хабарламалар жіберуді қажет етеді.
Экспоненциалдық отбасылармен қатынасы
VMP-дегі барлық түйіндер экспоненциалдық отбасылардан тегін болғандықтан және түйіндердің барлық ата-аналары олардың бала түйіндерімен конъюгацияланғандықтан, жеткілікті статистиканың күтілуі нормализациялық коэффициент арқылы есептелуі мүмкін.
VMP алгоритмі
Алгоритм сол вектор үшін жеткілікті статистиканың күтілетін мәнін есептеуден басталады. Содан кейін, ықтималдылық тұрақты мәнге дейін жинақталғанша (әдетте, кішкентай шекті мән белгіленіп, алгоритм сол шекті мәннен кем өскенше орындалады), әрбір түйінде келесілерді орындаңыз:
Ата-аналардан барлық хабарламаларды алыңыз. Балалардан барлық хабарламаларды алыңыз (мұның үшін балалардың өзара ата-аналардан хабарлама алуы қажет болуы мүмкін). Түйіндердің жеткілікті статистикасының күтілетін мәнін есептеңіз.
Get all messages from parents. Get all messages from children (this might require the children to get messages from the co parents). Compute the expected value of the nodes sufficient statistics.
Шектеулер
Әрбір бала ата-анасына сәйкес келуі керек болғандықтан, бұл модельде қолданылатын таралым түрлерін шектеді. Мысалы, Гаусс таралымының ата-анасы Гаусс таралымы (орташа мәнге сәйкес) және гамма таралымы (дәлдікке сәйкес, немесе көбірек таралған параметрлеулерде бірге кері шамаға сәйкес) болуы керек. Дискреттік айнымалылар Дирихле ата-аналарына ие болуы мүмкін, ал Пуассон және экспоненциалдық түйіндер гамма ата-аналарына ие болуы керек. Соңғы кезде VMP бұл шартты сәйкестік шектеуін бұзатын модельдерді қолдануға қабілетті болды.