Probabilistic modeling and reasoning in multiagent decision systems

Ph.DDOCTOR OF PHILOSOPH

Eingebettete dynamische Bayessche Netze n-ter Ordnung

Das Ziel dieser Arbeit war die Konzeption, die Realisation und die Anwendung eines Systems, das eingebettete Systeme mit geringer Rechenleistung und wenig Arbeitsspeicher mit der Fähigkeit ausstattet, probabilistische Prozesse verarbeiten zu können. Die Grundlage für dieses System bildet der differentielle Ansatz von Darwiche zur Lösung Bayesscher Netze, der ein Bayessches Netz in ein multivariates Polynom umwandelt und dann auswertet. Diesen Ansatz von Darwiche haben wir so erweitert, dass nun auch die speziellen Bedürfnisse dynamischer Bayesscher Netze berücksichtigt werden. Aufbauend auf dieser theoretischen Ausarbeitung wurde eine Anwendung mit dem Namen JavaDBN entwickelt, die dynamische Bayessche Netze in spezielle Polynome umwandelt und für diese Quellcode generiert. Dieser Quellcode führt die Berechnungen für die Auswertung des Polynoms und das Anhängen neuer Zeitscheiben mit dem gleichzeitigen Rollup bei konstantem Speicherverbrauch durch. Für die Modellierung dynamischer Bayesscher Netze spezifizieren wir neue Modellierungsstrukturen im Zusammenhang mit der Benutzermodellierung und der Sensorverarbeitung und führen damit den Begriff der dynamischen Bayesschen Netze n-ter Ordnung ein.The aim of this work was the conception, realisation and application of a system that enables embedded systems with low computing power andmemory to execute probabilistic processes. The foundation of this system is the differential approach by Darwiche used to solve Bayesian networks, which converts a Bayesian network into a multivariate polynomial and then evaluates it. We extended this approach, such that it also fulfils the specialized requirements of dynamic Bayesian networks. Based on this theoretical elaboration, an application called JavaDBN was developed to convert dynamic Bayesian networks into specific polynomials and generate their networks'; source code. This source code executes the computations for the evaluation of the polynomials and for the addition of new time slices with simultaneous roll-up with constant space requirements. To model dynamic Bayesian networks, we specified new modelling structures for the domains of user modelling and sensor processing and introduce the term of dynamic Bayesian networks of n-th order