EdmondFrank's 时光足迹

この先は暗い夜道だけかもしれない　それでも信じて進むんだ。星がその道を少しでも照らしてくれるのを。
或许前路永夜，即便如此我也要前进，因为星光即使微弱也会我为照亮前途。
——《四月は君の嘘》

Scala概率编程语言库-Figaro介绍

- -

Scala 的概率编程语言库-Figaro

什么是概率编程？

概率编程是一种系统创建方法，它所创建的系统能够帮助我们在面对不确定性时作出决策。

为什么使用概率编程？

概率推理是机器学习的基础技术之一。Google,Amazon和Microsoft等公司使用它理解可用数据。概率推理已经应用于各种各样的应用程序，如预测股价，推荐电影，诊断计算机和检测网络入侵。

  • 概率推理可用于预测未来，推断过去，以及从过去的事实中学习更好地预测未来。
  • 概率编程是使用图灵完备的编程语言作为表示语言的概率编程。

事实上：概率推理 + 图灵完备 = 概率编程

Figaro的简介

Figaro是一个内嵌于Scala编程语言的概率编程系统。除了继承了Scala的良好特性外，Figaro还提供了相当多的额外的优势，包括：

  • Figaro能够表示及其广泛的概率模型。Figaro元素的值可以为任何类型，包括布尔型，整数，双精度数，数组，树，图等。
  • Figaro提供了使用其条件和约束规定证据的丰富框架
  • Figaro有多种多样的推理算法
  • Figaro能够表示和推理随时间变化的的动态模型
  • Figaro能够在其模型中包含明确决策，并支持最优决策的推断。

简单示例-量化“你好，世界”

图片截取自《概率编程实战》 表 1-1

代码实现：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37

mport com.cra.figaro.language._
import com.cra.figaro.library.compound.If
import com.cra.figaro.algorithm.factored.VariableElimination

object Main{
  val sunnyToday = Flip(0.2)
  val greetingToday = If(sunnyToday,
    Select(0.6 -> "Hello World",0.4 -> "Howdy universe"),
    Select(0.2 -> "Hello World",0.8-> "no not again!"))
  val sunnyTomorrow = If(sunnyToday, Flip (0.8) , Flip (0.05))
  val greetingTomorrow = If(sunnyTomorrow,
    Select(0.6 -> "Hello World",0.4 -> "Howdy universe"),
    Select(0.6 -> "Hello World",0.4 -> "no not again"))
  def predict: Unit ={
    val result = VariableElimination.probability(greetingToday,"Hello World")
    println("Today's greeting is \"Hello World!\" "+" with probability "+ result +".")
  }
  def infer: Unit = {
    val greeting = "Hello World"
    greetingToday.observe(greeting)
    val result = VariableElimination.probability(sunnyToday,true)
    println(s"If today's greeting is $greeting with probability $result.")
  }
  def learnAndPredict: Unit ={
    val greeting = "Hello World"
    greetingToday.observe(greeting)
    val result = VariableElimination.probability(greetingTomorrow,greeting)
    println(s"If today's greeting is $greeting,tomorrow's greeting will be $greeting\n" +
      s"with probability $result.")
  }


  def main(args: Array[String]): Unit = {
    predict
    infer
    learnAndPredict
  }