Razonamiento Bayesiano

Curso de doctorado: 5 créditos.

[Programa de doctorado del Dpto. de Inteligencia Artificial de la UNED]


Información básica sobre el doctorado (autor: F. J. Díez)
Grupo de trabajo en aLF [¿qué es aLF/Innova?, cómo darse de alta (654 KB, PDF)]

Índice

  1. Presentación
  2. Contenido
  3. Profesores
  4. Calendario
  5. Material básico de estudio
  6. Bibliografía complementaria
  7. Evaluación del curso

1. Presentación

El método más antiguo para el tratamiento de la incertidumbre es la probabilidad. Dentro del campo de la inteligencia artificial, surgieron críticas contra el uso de métodos probabilistas en sistemas expertos, especialmente porque las hipótesis necesarias para hacer tratable el método bayesiano clásico eran incorrectas en la mayor parte de los problemas del mundo real. Esto motivó el desarrollo de otros métodos, como los factores de certeza o la lógica difusa, en que se introducen implícitamente hipótesis y aproximaciones aún más exigentes. Afortunadamente, el desarrollo de las redes bayesianas en la década de los 80 permitió refutar las objeciones anteriores contra el uso de la probabilidad, construyendo un modelo de razonamiento causal con un sólido fundamento teórico.

Por otro lado, los diagramas de influencia, que aparecen tamibién en la década de los 80, pueden considerarse como una extensión de las redes bayesianas, que por tener nodos de decisión y nodos de utilidad, permiten resolver problemas de toma de decisiones. En la década de los 90 ha crecido exponencialmente el número de investigadores, universidades y empresas dedicados a este tema; actualmente existen sistemas expertos bayesianos en las especialidades más diversas. Dado que nuestra investigación aplicada se ha centrado sobre todo en la medicina, la mayor parte de los ejemplos que ofrecemos en este curso corresponden a sistemas expertos médicos, aunque mencionaremos también las aplicaciones en ingeniería, visión artificial, comercio electrónico, informática educativa, interfaces inteligentes, etc.


2. Contenido


3. Profesores

Severino Fernández Galán / Francisco Javier Díez Vegas

Horario de guardia: lunes, de 4 a 8 de la tarde.

Dirección de correo:
S. F. Galán / F. J. Díez
Dpto. Inteligencia Artificial
UNED. Juan del Rosal, 16
28040 Madrid
Teléfonos: 91.398.73.00 / 91.398.71.61 

Correo-e: seve@dia.uned.es / fjdiez@dia.uned.es


4. Calendario

En el curso 2005-06 habrá una sesión presencial de presentación del curso, que tendrá lugar el día 17 de enero de 2006, a las 16:00 hrs. en la E.T.S.I. Informática de la UNED (plano). En esta sesión se hará entrega del material del curso.

Por otra parte, habrá otra sesión presencial destinada a exponer los trabajos realizados por los alumnos. Dicha sesión tendrá lugar en la E.T.S.I. Informática en septiembre de 2006, en día y hora a fijar. Se recomienda a los alumnos estar atentos a esta página y al foro aLF/Innova mencionado anteriormente, ante posibles cambios imprevistos o actualizaciones en dichas fechas.


5. Material básico de estudio

5.1 Bibliografía básica

F.J. Díez. Introducción al Razonamiento Aproximado. Dpto. Inteligencia Artificial, UNED, 1998. Edición revisada: noviembre 2005.
Explica el método bayesiano clásico, las redes bayesianas, los factores de certeza y la lógica difusa.
F.J. Díez. Probabilidad y Teoría de la Decisión en Medicina. Dpto. Inteligencia Artificial, UNED, 2002.
Explica las redes bayesianas y los diagramas de influencia. Este material se entregará a los alumnos de doctorado en las sesiones presenciales.
E. Castillo, J.M. Gutiérrez y A.S. Hadi. Sistemas Expertos y Modelos de Redes Probabilísticas. Academia de Ingeniería, Madrid, 1997.
Un libro excelente sobre sistemas basados en reglas y redes bayesianas, que fue publicado en español y en inglés. La versión española puede obtenerse de forma gratuita en Internet.
S. Ríos, C. Bielza y A. Mateos. Fundamentos de los Sistemas de Ayuda a la Decisión. Ra-Ma, Madrid, 2002.
Un libro excelente sobre análisis de decisiones. Además de los diagramas de influencia, explica la obtención de utilidades y otros métodos de toma de decisiones relacionados con los diagramas de influencia.

5.2 Vídeos docentes

Vídeos docentes sobre Probabilidad y Teoría de la Decisión en Medicina.


6. Bibliografía complementaria

R.G. Cowell, A.P. Dawid, S.L. Lauritzen y D.J. Spiegelhalter. Probabilistic Networks and Expert Systems. Springer-Verlag, Nueva York, 1999.
Un libro muy completo, pero difícil de leer por su formalismo matemático. Para  estudiantes avanzados.  (Erratas)
F.J. Díez Vegas. Sistema Experto Bayesiano para Ecocardiografía. Tesis doctoral, Dpto. Informática y Automática, UNED, 1994.
Trata casi todos los temas relativos a las redes bayesianas; incluye 272 referencias. Ha quedado algo obsoleta en sus contenidos, pero a algunos doctorandos les ayuda a plantear el esquema de su tesis.
J.A. Gámez y J.M. Puerta (Eds.). Sistemas Expertos Probabilísticos. Universidad de Castilla-La Mancha, Cuenca, 1998.
Una exposición clara y completa de casi todos los aspectos de las redes bayesianas. Incluye un capítulo sobre aplicaciones médicas.
F.V. Jensen. Bayesian Networks and Decision Graphs. Springer-Verlag, Nueva York, 2001.
Trata las redes bayesianas y los diagramas de influencia. Un libro excelente y fácil de leer.
R. E. Neapolitan. Learning Bayesian Networks. Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, 2003.
Explica la construcción de redes bayesianas a partir de bases de datos. Un libro muy completo, al alcance de todo alumno de doctorado.
J. Pearl. Probabilistic Reasoning in Intelligent Systems: Networks of Plausible Inference. Morgan Kaufmann, San Mateo, CA, 1988.
Es el libro más famoso sobre redes bayesianas, aunque resulta dificil de leer para el principiante. Discute también las semejanzas y diferencias respecto de otros métodos de razonamiento aproximado.
M. Gómez Olmedo. IctNeo: Un sistema de Ayuda a la Decisión para el Tratamiento de la Ictericia en Recién Nacidos (1'19 MB en formato PostScript, comprimido con gzip). Tesis doctoral, Dpto. Inteligencia Artificial, Universidad Politécnica de Madrid, 2001.
Una tesis excelente (Premio de la Real Academia de Doctores 2002), que cubre ampliamente los diagramas de influencia, con numerosas referencias bibliográficas.
G. Shafer y J. Pearl (Eds.). Readings in Uncertain Reasoning. Morgan Kaufmann, San Mateo, CA, 1990.
Recopilación de los artículos más importantes publicados hasta esa fecha sobre razonamiento con incertidumbre (aunque recoge solamente uno dedicado a la lógica difusa). Una obra imprescindible para los investigadores sobre razonamiento con incertidumbre.

7. Evaluación del curso

Para obtener los 5 créditos asociados a este curso existen dos opciones:

Ejercicios:

Se trata de una colección de ejercicios que deberán ser resueltos y enviados a los profesores del curso antes del 14 de septiembre . La calificación máxima para los alumnos que escojan esta opción es de Notable.

Trabajo:

El alumno, de acuerdo con el profesor, escoge un tema de trabajo y escribe un informe sobre él. Algunos de los posibles temas son los siguientes:

Observe que estas tres áreas (fundamentos, aplicaciones y herramientas) corresponden a los tres tipos de trabajos de investigación tutelados asociados a este curso dentro del período de investigación (vea la normativa de doctorado), aunque, como es natural, el nivel que se exige para un trabajo del período de investigación es superior al de un trabajo de un curso de doctorado.


Revisión: 20 de diciembre 2005.