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  5. Active Learning of Continuous-time Bayesian Networks through Interventions
 
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2021
Zweitveröffentlichung
Konferenzveröffentlichung
Verlagsversion

Active Learning of Continuous-time Bayesian Networks through Interventions

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TUDa URI
tuda/10057
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-233085
DOI
10.26083/tuprints-00023308
Autor:innen
Linzner, Dominik ORCID 0000-0002-2615-4062
Koeppl, Heinz ORCID 0000-0002-8305-9379
Kurzbeschreibung (Abstract)

We consider the problem of learning structures and parameters of Continuous-time Bayesian Networks (CTBNs) from time-course data under minimal experimental resources. In practice, the cost of generating experimental data poses a bottleneck, especially in the natural and social sciences. A popular approach to overcome this is Bayesian optimal experimental design (BOED). However, BOED becomes infeasible in high-dimensional settings, as it involves integration over all possible experimental outcomes. We propose a novel criterion for experimental design based on a variational approximation of the expected information gain. We show that for CTBNs, a semi-analytical expression for this criterion can be calculated for structure and parameter learning. By doing so, we can replace sampling over experimental outcomes by solving the CTBNs master-equation, for which scalable approximations exist. This alleviates the computational burden of sampling possible experimental outcomes in high-dimensions. We employ this framework to recommend interventional sequences. In this context, we extend the CTBN model to conditional CTBNs to incorporate interventions. We demonstrate the performance of our criterion on synthetic and real-world data.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Nachrichtentechnik > Bioinspirierte Kommunikationssysteme
DDC
000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft > 004 Informatik
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Veranstaltungstitel
Thirty-eighth International Conference on Machine Learning
Veranstaltungsort
Virtual
Startdatum der Veranstaltung
18.07.2021
Enddatum der Veranstaltung
24.07.2021
Buchtitel
Proceedings of the 38th International Conference on Machine Learning
Startseite
6692
Endseite
6701
Titel der Reihe
Proceedings of Machine Learning Research
Bandnummer der Reihe
139
Verlag
PMLR
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2021
PPN
50747838X
Zusätzliche Links (Organisation)
https://icml.cc/Conferences/2021

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