Integrated Bayesian Networks and Linear Programming for Decision Optimization

Mathematics, 2025

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/math13233749
Достоверность данных 85 высокая
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

This paper develops a general BN → LP framework for decision optimization under complex, structured uncertainty. A Bayesian network encodes causal dependencies among drivers and yields posterior joint probabilities; a linear program then reads expected coefficients directly from BN marginals to optimize the objective under operational constraints with explicit risk control via chance constraints or small ambiguity sets centered at the BN posterior. This mapping avoids explicit scenario enumeration and separates feasibility from credibility, so extreme but implausible cases are down-weighted rather than dictating decisions. A farm-planning case with interacting factors (weather → disease → yield; demand ↔ price; input costs) demonstrates practical feasibility. Under matched risk control, the BN → LP approach maintains the target violation rate while avoiding the over-conservatism of flat robust optimization and the optimism of independence-based stochastic programming; it also circumvents the inner minimax machinery typical of distributionally robust optimization. Tractability is governed by BN inference over the decision-relevant ancestor subgraph; empirical scaling shows that Markov-blanket pruning, mutual-information screening of weak parents, and structured/low-rank CPDs yield orders-of-magnitude savings with negligible impact on the objective. A standardized, data-and-expert construction (Dirichlet smoothing) and a systematic sensitivity analysis identifies high-leverage parameters, while a receding-horizon DBN → LP extension supports online updates. The method brings the largest benefits when uncertainty is high-dimensional and coupled, and it converges to classical allocations when drivers are few and essentially independent.