证据的不确定性

    设U表示所有可能假设的集合,且U的元素的个数为N,则U的幂集合2U中的元素个数为2N,每个幂集合的元素对应于一个关于假设取值的命题。同时,我们称U为辨别框(frame of discernment)。

    首先在U的幂集2U上定义一个基本概率赋值函数(bPA,basic Probability Assignment)m:

            m:2U®[0,1]

使m满足     m(Φ)=0 

                 

       基本概率赋值函数m(A)表示证据对U的子集A的一种信任度量m(A)的意义是:

     (1)若AÌU,且AU,则m(A)表示对A的确定信任度。

     (2)若A=U,则m(A)表示这个数不知如何分配。

     (3)若AÍU,且m(A)>0,则称A是m的一个焦元(Focal element)。

       例如,设U={a,b,c},在2U上的基本概率赋值函数m为

     m({ },{a},{b},{c},{a,b},{a,c},{b,c},{a,b,c})

    =(0,0.3,0.1,0,0.2,0.2,0,0.2) 

其中m({a})=0.3表示对命题{a}的确定信任程度为0.3;而m({a,b,c})=0.2表示不知道0.2这个数如何分配。

       值得注意的是m({a})+m({b})+m({c})=0.3+0.1+0=0.41 ,因此m(A)不是概率,因为概率函数P要满足P(a)+P(b)+P(c)=1。

      在D-S证据理论中,新任函数bel和似然函数Pl的概念起着重要作用。下面我们定义这两个函数。

      信任函数bel定义为      bel:2U®[0,1]  且

                          

即命题A的信任函数的值是A的所有子集的基本概率赋值函数m(b)(bÍA)的数值和,即信任函数bel(A)表示对A的总信任程度。显而易见,bel(Φ)=0 bel(U)=1。在仅有单元素的集上,m(A)与bel(A)是相等的。

       似然函数Pl定义为      Pl:2U®[0,1]  且

                          

其中ØA=U-A。Pl(A)表示不否定A的信任程度,它是所有与A相交子集的基本概率赋值函数m(b)(b∩AΦ)数值和。

      显然,bel(A)和Pl(A)满足下面的关系:          

                        Pl(A) bel(A)

                        Pl( Φ )=bel( Φ )=1

                        Pl(U)=bel(U)=1

                        Pl(A)=1-bel( Ø A)

                        bel(A)+bel( Ø A) ≤1

                        Pl(A)+Pl( Ø A) 1

      而Pl(A)-bel()表示了既不信任A,也不信任ØA的一种度量,即表示对A不知道的度量。

     在D-S证据理论中,由于缺少关于总概率的分配信息,所以不能确切的知道概率是如何分配给每个元素x∈U的,因而也就不可能计算与U的子集有关的概率P(A)。这样,我们就采取用区间(bel(A),Pl(A))来描述A的不确定性bel(A) 表示度量的下限Pl(A)表示度量的上限,即

                    bel(A)P(A)Pl(A)

       当(bel(A),Pl(A))=(1,1)时,因为此时bel(A)=1,说明对A信任;另一方面,由于Pl(A)=1,即bel(ØA)=1-Pl(A)=1-1=0,说明对ØA不信任。所以(bel(A),Pl(A))=(1,1)表示A为真。

       当(bel(A),Pl(A))=(0,0)时,因为此时bel(A)=0,说明对A不信任;另一方面,由于bel(ØA)=1-Pl(A)=1,说明对ØA信任。所以(bel(A),Pl(A))=(0,0)表示A为假。                

       当(bel(A),Pl(A))=(0,1)时,因为此时bel(A)=0,说明对A不信任;另一方面,由于bel(ØA)=1-Pl(A)=0,说明对ØA也不信任。所以(bel(A),Pl(A))=(0,1)表示对A一无所知。

    当(bel(A),Pl(A))=(0.25,1)时,因为此时bel(A)=0.25,bel(ØA)=1-Pl(A)=0,说明对A为真有一定的信任程度,0.25表示对A为真的置信度。

       当(bel(A),Pl(A))=(0,0.75)时,因为此时bel(A)=0,bel(ØA)=1-Pl(A)=0.25,所以,A为假有一定的信任程度。

        当(bel(A),Pl(A))=(0.25,0.65)时,因为此时bel(A)=0.25,说明对A为真有一定程度的信任;另一方面bel(A)=1-Pl(A)=0.35,所以,表示对A为假有一定的信任程度。

        由上述讨论可知,bel(A)表示对A为真的信任程度,bel(ØA)表示对ØA的信任程度,而Pl(A)表示对A为非假的信任程度,而Pl(A)-bel(A)则表示对A不知道的程度,即既非信任A又非不信任的那部分。

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