概率代理在4×4网格世界中移动,具有联合概率分布

我正在尝试解决《人工智能现代方法》一书中一个简单棋盘游戏的概率代理问题,但在基本数学和主要是完整的联合分布方面遇到了麻烦,所以我在寻求一些指导意见。

棋盘是4×4的方格,棋盘上某处有1个怪物和2个陷阱,怪物和陷阱会在其相邻的方格中散发出臭味/微风,给代理提供附近有陷阱/怪物的线索

房间以其在网格上的坐标元组形式表示:(x,y),从1到4

例如:

访问了房间(1, 1), (1, 2), (2, 1),我们在房间(1, 2)和(2, 1)中发现了微风

这告诉我,在(1, 2)和(2, 1)相邻的房间中可能有陷阱

P是陷阱的概率,这个变量在开始时在4×4的网格上(16个房间)均匀分布,所以每个方格有陷阱或怪物的概率为0.2

B表示在访问的房间中是否有微风或臭味(这意味着相邻的房间有陷阱的概率更高)

完整的联合分布应该是P(P11, …, P44, B11, B12, B21)

乘积规则告诉我们

P(P11, …, P44, B11, B12, B21) =

P(B11, B12, B21 | P11, …, P44) P(P11, …, P44)

完整联合分布的乘积规则

到目前为止一切顺利,但在这里我似乎无法迈出下一步。

第二个项我已经有了,因为它是房间上均匀分布的0.2概率。但对于第一个项,如果有微风的房间(B21和B12)与陷阱/怪物相邻,则应该是1。但是B的值是多少?我如何得到这些值?

《人工智能现代方法》一书中指出:“第一个项是给定陷阱配置的微风配置的条件概率分布;如果微风与陷阱相邻,则其值为1,否则为0”

我已经为此挣扎了好几天,没有取得任何进展。任何帮助都将不胜感激。


回答:

Bxy值是指示在单元格xy中是否观察到微风的指示器。它们被正式定义为:

Bxy = 1 当且仅当在(x, y)处观察到微风,
Bxy = 0 否则

所以,在你的示例情况下,我们已经知道
B11 = 0, B12 = 1, B21 = 1

同样,变量P11, P12, …, P44也是二进制变量,其中Pxy = 1 当且仅当在单元格(x, y)中有陷阱。

现在来看第一个项,我认为这是你问题所涉及的,你没有理解的部分:

P(B11, B12, B21 | P11, …, P44)

这是给定在单元格(x, y)中有陷阱(Pxy = 1)的情况下,进行观察(B11, B12, B21)的条件概率分布。

在示例情况下,你能够填写B11, B12和B21的值。你知道B11 = 0,并且B12 = B21 = 1(因为这是观察到的结果)。你不知道陷阱的位置,所以你不能直接为你的情况填写Pxy值。然而,你可以为你能想到的任何任意情况填写这些值。

你可以说“好的,让我们假设只有位置(1, 3)有一个陷阱”。那么我们有P13 = 1,其他的Pxy = 0。对于这样一个具体的情况,也可以计算这种特定情况发生的概率(这将是0,因为如果你只有(1, 3)有一个陷阱,你不能在(2, 1)观察到微风)。

如果你对所有你能想象到的可能情况重复这个过程,你可以结合结果得到更有趣的答案,比如根据你所做的观察,某个位置有陷阱的概率。这就是后面的文本所讨论的,但我认为这不再是你问题所涉及的部分了。

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