Réseaux bayésiens avec R

Livre numérique

Cet ouvrage introduit ses lecteurs à la découverte des réseaux bayésiens.
À partir d’exemples simples, mais suffisamment complexes pour détailler les différents mécanismes en cause, les trois premiers chapitres présentent les réseaux bayésiens pour variables discrètes, variables gaussiennes et variables quelconques. Toutes les étapes de construction, de vérification des propriétés, d’estimation et d’interprétation sont illustrées par l’usage de fonctions R. Le but est de permettre aux lecteurs de reproduire la démarche pour leurs propres problématiques, en utilisant leurs propres données par simple adaptation de ce qui est présenté.
Le quatrième chapitre propose un traitement concis mais rigoureux des théories mathématiques sous-jacentes couvrant la définition des réseaux bayésiens, les principaux algorithmes d’apprentissage de structure à partir de données et les requêtes d’exploration des propriétés d’un réseau estimé pour répondre à diverses questions concrètes.
Le cinquième chapitre est dédié à une revue des principaux logiciels disponibles, en particulier des paquets R existant. Le sixième chapitre est le traitement en détails de deux situations réelles qu’ont abordées les auteurs dans leurs activités professionnelles, à l’aide des réseaux bayésiens. Il comprend également les principales commandes de R utilisées pour mener les calculs.
Les cinq premiers chapitres comportent des exercices dont les solutions sont proposées en fin d’ouvrage. Deux annexes indépendantes sont consacrées à la théorie des graphes et aux distributions de probabilité majeures. Enfin, un glossaire des termes spécialisés employés tout au long de l’ouvrage est fourni ainsi qu’un index général, il contient en particulier les références de toutes les fonctions R invoquées.
Les auteurs ont cherché à d’abord expliquer les concepts par l’intuition et l’exemple avant d’aboutir au formalisme mathématico-informatique. À la fois pratique et théorique l’ouvrage sera utile aussi bien aux chercheurs et ingénieurs qui doivent modéliser une situation incertaine ou interpréter des données où interviennent de nombreuses variables aléatoires qu’aux étudiants en mathématiques appliquées.

Table des matières

Table des matières
Réseaux bayésiens avec R 1
PRÉFACE 10
AVANT-PROPOS 14
Table des matières 18
Chapitre 1. Cas discret : les réseaux bayésiens multinomiaux 22
1.1 Exemple introductif : une enquête sociologique 22
1.2 Représentation graphique 23
1.3 Représentation probabiliste 28
1.4 Estimation des tables de probabilités 33
1.5 Apprentissage de la structure du graphe 36
1.6 Utilisation d’un rb discret 43
1.7 Diagrammes pour rb discrets 52
1.8 Lectures complémentaires 56
2.1 Exemple introductif : analyse d’un rendement 58
Chapitre 2. Cas continu : les réseaux bayésiens gaussiens 58
2.2 Représentation graphique 60
2.3 Représentation probabiliste 63
2.4 Estimation des paramètres 67
2.5 Apprentissage de la structure du dag 71
2.6 Utilisation d’un rbg 75
2.7 Diagrammes 80
2.8 Propriétés supplémentaires 86
2.9 Lectures complémentaires 87
Chapitre 3. Réseaux bayésiens hybrides 88
3.1 Exemple introductif : production de fer pour béton 89
3.2 Exemple d’une récolte parasitée 96
3.3 A propos des logiciels bugs 105
3.4 Lectures complémentaires 106
Chapitre 4. Théorie des réseaux bayésiens et algorithmes associés 108
4.1 Indépendance conditionnelle et séparation graphique 108
4.2 Les réseaux bayésiens 110
4.3 Couvertures de Markov 115
4.4 Graphes moralisés 118
4.5 Apprentissage d’un réseau bayésien 120
4.6 Inférence par réseaux bayésiens 137
4.7 Réseaux bayésiens causaux 145
4.8 Lectures complémentaires 149
Chapitre 5. Logiciels pour réseaux bayésiens 152
5.1 Revue des paquets R 152
5.2 Les logiciels bugs 160
5.3 Autres logiciels 163
Chapitre 6. Réseaux bayésiens en grandeur réelle 166
6.1 Prédiction de la composition corporelle 1 166
6.2 Apprentissage d’un réseau de protéines-signal 180
6.3 Lectures complémentaires 201
Pour conclure 202
Annexe A. Théorie des graphes 208
Annexe B. Distributions de probabilités 212
Annexe C. Glossaire 222
Annexe D. Solutions 228
Bibliographie 250
Index 258

Compléments