不确定与非单调推理的可信度方法
可信度方法是肖特里菲(E.H.Shortliffe)等人在确定性理论(Theoryof Comfirmation)的基础上,结合概率论等提出的一种不确定性推理方法,首先在专家系统MYCIN中得到了成功的应用。由于该方法比较直观、简单,而且效果也比较好,因而受到人们的重视。目前,许多专家系统都是基于这一方法建造起来的。
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不确定与非单调推理的概率方法-CSDN博客
一、可信度的概念
(一)可信度的本质与起源
人们在长期的实践活动中,对客观世界的认识积累了大量的经验,当面临一个新事物或新情况时,往往可用这些经验对问题的真、假或为真的程度作出判断。例如,小李今日上班迟到了,其理由是“路上自行车出了毛病”。就此理由而言,只有两种情况:一是小李的自行车确实出了毛病,从而耽误了上班时间,即其理由为真;另一种情况是小李的自行车没有出问题,只是想以此理由作为搪塞,即其理由为假。但是,对于听话的人来说,对小李所说的理由既可以是绝对相信,也可以是完全不相信,或者只有某种程度的相信,其依据是对小李以往表现情况所积累起来的认识。像这样根据经验对一个事物或现象为真的相信程度称为可信度。
可信度(Certainty Factor, CF)是一种主观不确定性度量,用于表示人类对命题或知识的相信程度。它起源于医疗专家系统 MYCIN(Shortliffe, 1976),旨在解决传统概率方法在专家知识表示中的局限性 —— 专家更擅长用 “强烈支持”“轻微反对” 等模糊术语描述经验,而非精确概率。
核心定义:
可信度因子CF(H, E) 表示证据 E 对结论 H 的支持程度,取值范围[-1, 1]:
(1)CF(H, E) > 0:证据 E 支持 H(如CF=0.8 表示 “强烈支持”);
(2)CF(H, E) < 0:证据 E 反对 H(如CF=-0.5 表示 “中等反对”);
(3)CF(H, E) = 0:证据 E 与 H 无关(如 “体温正常” 与 “患糖尿病” 无关)。
(二)可信度与概率的本质区别
特征 | 可信度(CF) | 概率(P) |
理论基础 | 主观经验,启发式规则 | 严格概率论,频率或贝叶斯学派 |
取值范围 | [-1, 1](支持 / 反对) | [0, 1](发生可能性) |
证据解释 | 直接表示支持 / 反对强度 | 表示事件发生的频率或信念度 |
合成逻辑 | 非交换性合成(顺序影响结果) | 交换性(加法 / 乘法公式) |
典型应用 | 专家系统(MYCIN、DENDRAL) | 统计推理、贝叶斯网络 |
(三)可信度在推理中的核心作用
(1)知识编码:将专家经验转化为可计算的规则,例如:
IF 白细胞计数 > 15000 (CF=0.9) AND 高烧持续3天以上 (CF=0.8)
THEN 细菌性感染 (CF=0.7)
(2)证据融合:处理多源证据的冲突与支持,例如:
证据 1“咳嗽(CF=0.6)” 支持 “感冒”;
证据 2“淋巴细胞正常(CF=-0.4)” 反对 “感冒”;
合成后结论可信度需综合两者影响。
(3)非单调推理支持:允许新证据推翻旧结论(如 “发现青霉素过敏史” 推翻 “使用头孢类药物” 的建议)。
二、C-F 模型(可信度模型)
(一)基本思想与数学定义
1. 核心思想
通过可信度因子量化知识与证据的不确定性,利用一套启发式算法实现不确定性的传递与合成,适用于专家知识主导、数据不完整的领域(如医疗诊断、故障排查)。