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    Granada, 2003

    Diagramas de influencia en

    Elvira II

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    Granada, 2003

    NDICE1.- Diagramas de Influencia2.- Mtds de e!aluaci"n

    3.- Clases dis#ni$les%.- &simetr'as

    (.- r)imaci"n

    *.- +imulaci"n

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    Granada, 2003

    1.- Diagramas de influencia

    Los diagramas de influencia permiten representar problemas de decisin, tal y

    como los percibe el decisor: incertidumbre, acciones a tomar y

    preferencias. Representacin + evaluacin.

    Los diagramas de influencia son grafos dirigidos y acclicos, con tres tipos de

    nodos:

    nodos de azar

    nodos de decisin

    nodos de valor

    determinsticos

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    Granada, 2003

    1. Diagramas de Influencia (II)

    Nds de azar !aria$les aleatrias e!ents aleatrisinfluentes en el #rces de tma de decisi"n. +i el ndes determin'stic, su !alr ueda /fiad al cncer ls!alres de sus #redecesres

    Nds de decisin !aria$les $a cntrl del decisr

    Nds de valor cuantifican las #referencias de ls e)#erts

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    5/49Granada, 2003

    1. Diagramas de Influencia (III)

    s arcs entre nds re#resentan las relacines entre sus !aria$lesasciadas, #ueden serinformativos inciden s$re nds de decisi"n. Infrmaci"n

    dis#ni$le en el mment de decidir

    condicionales inciden s$re nds de a4ar s$re el5ls6 nd5s6de utilidad. 7e#resentan de#endencia #r$a$il'stica 5 funcinal6entre nds 5 n necesariamente causalidad6

    8ratamient

    C9r$ Ingres

    Edad:es

    C9r$C;mg$

    Enf1 Enf2

    Da

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    6/49Granada, 2003

    Cste

    ttal

    Cst

    e1

    Cst

    e2

    Cst

    e3

    Distribuciones:5Cste 1=.....6

    :5Cste 2=.....6:5Cste 3=.....6

    Funcin: Coste total>1?5Cste 16 @ >2?5Cste 26 @ >3?5Cste 36

    A1 A2 A3

    D1

    D2

    Utilidad A1 A2 A3 D1 D2------------------------------------------- 100 !11 !21 !31 d11 d21 3B !11 !21 !31 d11 d22

    ..........................................................

    %( !1n !2m !3# d1 d2r

    1. Diagramas de Influencia (IV)

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    7/49Granada, 2003

    Mtodos de evaluacin

    evaluacin directa 5+acter, +acter :et, ang :le, ang et al, etc6. Idea riginal lmsted 51BF36

    evaluacin indirecta transfrman #re!iamente el DI en

    alguna tra estructura r$les de decisi"n, grafs dedecisi"n, redes $aesianas, ... 5;Hard Matesn, C#er,i :le, i, etc6

    mtodos aproximados mediante simulaci"n 5+en, 9iel4a,rti4, ...6, mediante a#r)imacines sucesi!as 5;rsc J

    :le6, ...

    1. Diagramas de Influencia (V)

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    Granada, 2003

    2.- Mtds de e!aluaci"n

    &6 Mtd de in!ersi"n de arcsMientras aa antecesres del nd de !alr

    - Eliminar nd de a4ar

    5erencia s$re el nd de !alr6

    x

    x

    vv ='

    K

    & 9

    L

    & 9

    LL5K6 L5&,966

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    Granada, 2003

    - Eliminar nd de decisi"n vxv

    max

    '

    =

    & 9L

    KC

    & 9L

    C

    L5K, &, 96 L5&, 96

    +umider

    2. Mtodos de evaluacin (II)

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    Granada, 2003

    - In!ertir arc 5#re!i a eliminaci"n de nd de a4ar6

    & 9

    D

    C

    EL

    & 9

    D

    C

    EL

    :5&=C, D6:59=&, E, 6

    :5&=9, C, D, E, 6:59=C, D, E, 6

    =

    =

    iixFEABPDCAPFEDCBP

    FEDCBP

    FEABPDCAPFEDCBAP

    ),,|(),|(),,,|(

    ),,,|(

    ),,|(),|(),,,,|(

    2. Mtodos de evaluacin (III)

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    Granada, 2003

    7esultads

    ta$las de decisi"n 5#l'tica "#tima6distri$ucines a #teriri de tdas las !aria$lesantes de eliminarlas 5recgen la incertidum$reactuali4ada s$re las !aria$les interesante en

    tareas de diagn"stic6

    Incn!eniente

    ele!ad cste cm#utacinal

    2. Mtodos de evaluacin (IV)

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    Granada, 2003

    96 Mtd de eliminaci"n de !aria$les

    - Determinar rden tem#ral, en funci"n de ls arcs infrmati!s

    nn IDIDI

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    Granada, 2003

    +e !an seleccinand !aria$les a eliminar res#etandel rden #arcial anterirmente determinad. Cuandse seleccina una !aria$le K, ls #tenciales seactuali4an de la siguiente frma

    }|{

    }|{

    domX

    domX

    X

    X

    ==

    +i K es una !aria$le de a4ar

    )(

    =

    =

    X

    X

    XX

    X

    XX

    2. Mtodos de evaluacin (VI)

    2 Mt d d l i (VII)

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    Granada, 2003

    2. Mtodos de evaluacin (VII)

    +i K es una !aria$le de decisi"n

    )(

    ==

    XXXX

    XXX

    max

    max

    El cnunt final de #tenciales, tras la eliminaci"n deK ueda

    =

    =

    X

    X

    X

    XX

    }\{

    }{}\{

    2 Mt d d l i (VIII)

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    Granada, 2003

    2. Mtodos de evaluacin (VIII)

    7esultads

    ta$las de decisi"n 5#l'tica "#tima6n $tiene las distri$ucines a #steriri de las!aria$les a eliminar

    Aentaa

    muc menr cste cm#utacinal

    2 Mtodos de evaluacin (I!)

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    Granada, 2003

    C6 Mtds a#r)imads

    $eti! e!aluar #r$lemas mu cm#les, lasta$las de decisi"n incluen mucas !aria$les5e)#lsi"n cm$inatria6

    +imulaci"n- instanciar !aria$les, reducci"n de la

    cm#leidad del #r$lema 5cass6

    - a#r)imaci"n anytime. $tener sluci"ninicial merar sucesi!amente

    2. Mtodos de evaluacin (I!)

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    Granada, 2003

    3.- Clases dis#ni$les en El!ira

    A) lase IDiagram

    9net

    IDiagram

    - Cm#r$aci"n de caracter'sticas acces a ndsa6 asCcles$6 directedin>sc6 #at9etHeenDecisins

    d6 nlneAalueNde

    e6 num$erfDecisinsMtds f6 decisin7ead87em!e

    g6 firstDecisin6 getDecisinist

    i6 get9arrenNde6 getAalueNde>6 getNdel6 get:r$lem+i4e

    " #lases disponi$les en %lvira (II)

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    Granada, 2003

    - Mani#ulaci"n s$re el DI

    m6 addNnrgetting&rcsn6 eliminate7edundancs

    Mtds

    #6 c#6 ualitati!eC#r6 e!aluate 5mediante &rc7e!ersal6s6 sa!et6 #rint

    ". #lases disponi$les en %lvira (II)

    " #lases disponi$les en %lvira (III)

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    Granada, 2003

    !) lase ArcReversal

    ". #lases disponi$les en %lvira (III)

    :r#agatin

    &rc7e!ersal

    - Cnstructres

    a6 &rc7e!ersal56$6 &rc7e!ersal5IDiagram6

    - Cm#r$aci"n de caracter'sticas acces

    c6 getInitial7elatins

    Mtds d6 initialCnditins

    - E!aluaci"n mani#ulaci"n del DI

    e6 e!aluateDiagramf6 rem!eCanceNde

    g6 rem!eDecisinNde6 re!erse&rci6 mdifLtilit7elatin

    6 mdifLtilitin>s

    IDiagram

    7elatinist

    " #lases disponi$les en %lvira (IV)

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    Granada, 2003

    ". #lases disponi$les en %lvira (IV)

    - E!aluaci"n mani#ulaci"n del DI

    >6 mdif7elatins l6 mdifin>s m6 getE)#ectedLtilit n6 ma)imi4eLtilit Instantiatinrder s6 !aria$lesInDecisin8a$les

    " #lases disponi$les en %lvira (V)

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    Granada, 2003

    ) lase QualitativeArcReversl

    ". #lases disponi$les en %lvira (V)

    :r#agatin

    &rc7e!ersal

    ualitati!e&rc7e!ersal

    - Cnstructres

    a6 ualitati!e&rc7e!ersal5IDiagram6

    - &cces a dats miem$r

    $6 getrderfEliminatinMtds c6 getrderfInstantiatin

    - E!aluaci"n mani#ulaci"n del DI

    d6 #rducerderfInstantiatine6 e!aluateDiagram

    f6 rem!eCanceNde

    g6 rem!eDecisinNde6 re!erse&rc

    ". #lases disponi$les en %lvira (VI)

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    Granada, 2003

    ") lase ARWithPotentialTree

    ". #lases disponi$les en %lvira (VI)

    :r#agatin

    &rc7e!ersal

    &7Pit:tential8ree

    - Cnstructres

    a6 &7Pit:tential8ree5IDiagram6

    - 8ransfrmaci"n de relacines

    Mtds $6 transfrmInitial7elatins Este mtd cn!ierte ls !alres de utilidades de :tential8a$le a :tential8ree 5con la posi$ilidad de aplicar los mtodos de &r$oles 'ue permiten aproximar6

    ". #lases disponi$les en %lvira (VII)

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    Granada, 2003

    #) lase VariableElimination

    $uncionalidad compartida para redes !ayesianas y diagramas de

    influencia

    ". #lases disponi$les en %lvira (VII)

    - Mtds relacinads cn DI

    a6 get:sterirDistri$utinsID$6 cm$ine:tentialsfNdec6 #r#agate

    Incr#raci"n de mtd ne)t87em!eId en la clase :air8a$le, ue determina la #r")ima !aria$le a eliminar.

    Este mtd de e!aluaci"n n altera la estructura

    del diagrama tra$aa cn sus #tenciales, s$reuna c#ia de las relacines.

    :r#agatin

    Aaria$leEliminatin

    ". #lases disponi$les en %lvira (VIII)

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    Granada, 2003

    $) lase VEWithPotentialTree

    p ( )

    :r#agatin

    Aaria$leEliminatin

    AEPit:tential8ree

    - Cnstructresa6 AEPit:tential8ree59net,E!idence6a6 AEPit:tential8ree59net6

    - 8ransfrmaci"n de relacinesMtds

    $6 transfrmInitial7elatins Este mtd cn!ierte ls !alres de utilidades de :tential8a$le a :tential8ree 5con la posi$ilidad de aplicar los mtodos de &r$oles 'ue permiten aproximar6

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    Granada, 2003

    %.- &simetr'as:ara cierts !alres de algunas !aria$les, ls #si$les

    !alres de tra !aria$le estn restringids. Estainfrmaci"n cualitati!a se #uede re#resentar cm unamatri4 de restriccines 5definida s$re las !aria$lesafectadas6.

    Y1 Y2 ....... Yn

    ------------------------------------------- X1 1 0 ....... 0

    X2 1 1 ....... 0

    ..........................................................

    Xm 0 1 ....... 1

    El tratamiento de las restricciones simplifica laevaluacin (slo evala configuraciones vlidas)

    X

    Y Y

    1 0 0 1

    x1 x2

    y1 y2 y1 y2

    . simetr*as (II)

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    Granada, 2003

    $eti!s de la re#resentaci"n de asimetr'as

    a6 frma general, de frma ue se #ueda e)#resar cualuier ti# de relaci"n. Expresiones lgicas$6 las restriccines, asimetr'as, se cn!ierten en #tenciales ue se utili4an en la e!aluaci"n del

    DIc6 si cm s#rte de la infrmaci"n cualitati!a seusan r$les, es #si$le reali4ar #das

    d6 la a#licaci"n de restriccines, en determinadscass, #uede acer #si$le la a#licaci"n de

    nue!as #das

    ( )

    . simetr*as (III)

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    Granada, 2003

    Cnsideracines s$re las asimetr'as

    a6 #arte de la infrmaci"n cualitati!a estar recgidaen las distri$ucines 5#r$a$ilidad Q utilidad6iniciales. Est curre en el cas en ue las!aria$les afectadas #r la restricci"n frmen #artedel dmini de las distri$ucines. :r eem#l

    %est& %est' ompra

    (alor

    R%est& R%est'

    ondiciones

    . simetr*as (IV)

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    Granada, 2003

    7esultads del #rimer test

    :578est1 = 8est1, Cndicines6N8est$ien

    N8estmal

    rens$ien

    rensmal

    Electric.$ien

    Electric.mal

    +in resul. 1 1 0 0 0 0

    0 defects 0 0 0.B 0.% 0.F 0.13

    1 defect 0 0 0.1 0.* 0.2 0.(32 defects 0 0 0 0 0 0.33

    i %est&*o %est- R%est&*in resul.-

    i %est&*$renos- / R%est& 0* in resul, ' defectos-

    i %est&*#lectric.- ondiciones*bien- / R%est& 0* in resul, ' defectos-

    . simetr*as (V)

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    Granada, 2003

    :rcedimient

    16 e)traer del e)#ert la infrmaci"n cualitati!a26 reducir cn ella el nOmer de #armetrs a$tener

    36 al usar r$les, a#licar #da #ara reducir elnOmer de !alres a almacenar. En el eem#l

    anterir, se #dr'a acer ue las ramas asciadasa 8est1 R n 8est 5crres#ndientes a ls ds#si$les !alres de Cndicines6, se #dr'an uniren 1 5sn idnticas6

    %6 mantener estas ds infrmacines su#ne cierta

    redundancia

    . simetr*as (VI)

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    30/49

    Granada, 2003

    $6 Su curre si estas infrmacines n sncnsistentesT :r eem#l, en la #rimera clumna

    se an es#ecificad !alres de #r$a$ilidad.SDe$er'a #re!alecer la infrmaci"n cualitati!aTCn!endr'a cm#r$ar la cnsistencia de am$sti#s de infrmacines

    c6 :uede ue alguna infrmaci"n cualitati!a aaue usarla durante el #rces de e!aluaci"n, #rn estar refleada en ls #tenciales riginales.:r eem#l, si ls !alres de 8est1 8est2 estnafectads #r alguna restricci"n, esta infrmaci"n

    est cntenida en las distri$ucines asciadas alnd de utilidad, #er n es suficiente

    . simetr*as (VII)

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    31/49

    Granada, 2003

    %est& %est' ompra

    (alor

    R%est& R%est'

    ondiciones

    &l eliminar Cndicines, e de cm$inar ls #tencialess en uea#arece esta !aria$le 5mtd de eliminaci"n de !aria$les, aunecurrir'a l mism cn in!ersi"n de arcs6

    :578est1 = Cndicines, 8est16

    :578est2 = Cndicines, 78est1, 8est26:5Cndicines6

    #ara $tener U578est1, 78est2, Cndicines, 8est1, 8est26

    . simetr*as (VIII)

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    32/49

    Granada, 2003

    +$re este #tencial s' ue a$r'a ue a#licar la restricci"n. En estecas n a redundancia alguna.

    d6 En este cas, es necesaria una fase denrmali4aci"n. +e cnsidera el siguiente eem#l.

    A !

    a1 a2

    $1 0.3 0.B

    $2 0.V 0.1

    $1 $2

    c1 0.% 0.((

    c2 0.* 0.%(

    Infrmaci"n cualitati!a &RWa1X / *c'-

    . simetr*as (I!)

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    33/49

    Granada, 2003

    &l eliminar la !aria$le 9, se an de cm$inar ls #tenciales en ueesta !aria$le #artici#a :59 = &6 :5C = 96. +$re este #tencialresulta a#lica$le la restricci"n

    !

    A A

    b& b'

    a&

    a'

    a&

    a'

    1.&' 1.&2 1.34 1.56 1.37 1.3& 1.155 1.165

    c& c' c& c' c& c' c& c'

    1.3 1.8

    . simetr*as (!)

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    34/49

    Granada, 2003

    a nrmali4aci"n s"l es necesaria en cas de !erse afectada un #tencial de#r$a$ilidad. :ara las utilidades, asignar un nue! 0 significa marcarese escenari cm /n recmenda$le 5a la cla de las #referencias6

    !

    A A

    b& b'

    a& a' a& a'

    1 9 1.34 1.56 1 9 1.155 1.165

    c& c' c& c' c& c' c& c'

    1.&2 ;

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    35/49

    Granada, 2003

    Aalues+et

    Nde

    :ermite definir un cnunt de !alres #ara un nd 5de$enestar incluids en su dmini, aunue tam$in #udiera ser!ac'6. El ti# de #eraci"n a reali4ar se reduce a !er si un!alr #ara la !aria$le est incluid en este cnunt.

    Es decir, dad un !alrxi#ara la !aria$le!, esta clase#ermite determinar si

    +e #uede esta$lecer un flag de negaci"n, de frma ue lacm#r$aci"n a reali4ar ser'a

    Clases para tratar las asimetras

    &6 Aalues+et

    Aectr},...,{

    1 ki xxx

    }),...,{(1 ki xxx

    . simetr*as (!II)

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    36/49

    Granada, 2003

    Dats miem$r

    a6 Nde nde$6 Aectr !aluesc6 $lean negated

    Mtds

    a6 Cnstructr 5Nde, Aectr, $lean6

    $6 cec>Aalue 5+tring6

    Este es el element $sic ue #ermite cm#ner e)#resines l"gicas,mediante las clases gicalNde gicalE)#ressin

    . simetr*as (!III)

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    37/49

    Granada, 2003

    gicalNde

    Aalues+et

    Dats miem$r

    a6 int >ind 5si el nd es #eradr u #erand6 $6 int #eratr 5clase de #eradr &ND, 7, N8, etc6 c6 $lean negated d6 gicalNde left#erand e6 gicalNde rigt#erand f6 Aalues+et !alues+et

    g6 Aectr !aria$les 6 Aectr inde) i6 $lean result 6 int $ser!edAalue

    96 gicalNde

    Aectr gicalNde5#eratr6

    gicalNde5#erand6gicalNde5#erand6

    . simetr*as (!IV)

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    Granada, 2003

    Mtds

    a6 Cnstructr 5int #eratr6

    $6 Cnstructr 5Aalues+et !alues6c6 inde)Aaria$lesd6 e!aluateCnfiguratin

    a idea es ue esta clase #ermita crear $ets ue re#resenten relacinesl"gicas entre !aria$les, #ara e)#resar las relacines ue se #ueden esta$lecerentre las !aria$les del mdel. :r encima de esta clase est gicalE)#ressin,ue !incula ds relacines l"gicas en el esuema clsic

    antecedente cnsecuente

    El antecedente el cnsecuente sn $ets de la clase gicalNde

    . simetr*as (!V)

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    Granada, 2003

    gicalE)#ressin

    gicalNde

    Dats miem$r

    a6 gicalNde cnsecuent $6 gicalNde antecedent c6 int #eratr d6 Aectr inde) e6 :tential8a$le result

    C6 gicalE)#ressin

    Aectr

    gicalE)#ressin5#eratr6

    gicalNde5antecedent6

    gicalNde5cnsecuent6

    :tential

    :tential8a$le

    . simetr*as (!VI)

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    Granada, 2003

    Mtds

    a6 Cnstructr 5gicalE)#ressin, gicalE)#ressin6$6 Cnstructr 5gicalNde, gicalNde, int6c6 e!aluated6 $uildInde)

    l resultad es un :tential8a$le ue cntiene tdas las cnfiguracines !lidasegOn esta restricci"n. Del :tential8a$le se #uede #asar fcilmente a untential8ree, de frma ue se #ueda incr#rar a la e!aluaci"n de DI medianter$les. :ara merar el tratamient de las restriccines se de$er'a acer unada del :tential8ree, de frma ue se reduera al m)im su tama

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    Granada, 2003

    Expresin de restricciones en Elvira

    7elatin !ar1 !ar2 !ar3 !ar%W >indRcnstraint !aluesRlgical-e)#ressin 5!ar1 in W!ar11,!ar12X J

    Y5!ar2 in W!ar21X = !ar3 nt in W!ar33X6 -Z

    !ar% in W!ar%1X6X

    . simetr*as (!VIII)

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    Granada, 2003

    ") lase ARWPTAndConstraints

    :r#agatin

    &rc7e!ersal

    &7P:8&ndCnstraints

    - Cnstructres

    a6 &7P:8&ndCnstraints5IDiagram6

    - 8ransfrmaci"n de relacinesMtds

    $6 transfrmInitial7elatins Este mtd cn!ierte ls !alres de utilidades de :tential8a$le a :tential8ree 5se

    aplican las restricciones. +oda6

    $6 transfrm&fter#eratin Ae si es

    necesari a#licar restriccines s$re un #tencial s$re el ue se #erad 5+oda6

    . simetr*as (!I!)

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    Granada, 2003

    ") lase VEWPTAndConstraints

    :r#agatin

    Aaria$leEliminatin

    AEP:8&ndCnstraints

    - Cnstructres

    a6 AEP:8&ndCnstraints5IDiagram6

    - 8ransfrmaci"n de relacines

    $6 transfrmInitial7elatins Este mtd cn!ierte ls !alres de utilidades de :tential8a$le a :tential8ree 5se

    aplican las restricciones. +oda6

    $6 transfrm&fter#eratin Ae si es

    necesari a#licar restriccines s$re un #tencial s$re el ue se #erad 5+oda6

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    Granada, 2003

    (.- r)imaci"n

    En #r$lemas cm#les, #ese a a#r!ecar td elcncimient del #r$lema, ls #tenciales$tenids #ueden ser enrmes. En estasituaci"n se #uede a#r!ecar el us de r$lesreduciend el nOmer de as mediante

    a#r)imaci"n.

    a idea cnsiste en rgani4ar el r$l, de frma uelas !aria$les ms significati!as a#are4can cercade la ra'4 del r$l la reali4aci"n de una #da de$esu#ner la menr #rdida #si$le de infrmaci"n

    [ $ l d $ $ l d d

    ,. proximacin (II)

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    Granada, 2003

    [r$les de #r$a$ilidad

    medida de significaci"n distancia de \ull$ac>-ei$ler

    [r$les de utilidad

    Smedida de significacin? mtrica 2 5ra'4cuadrada de las diferencias al cuadrad entre lasutilidades de las cnfiguracines en ls r$les#dad e)#andid6

    X

    Y Y

    100 35 9 97

    x1 x2

    y1 y2 y1 y2

    X

    675 53

    x1 x2Y

    545 66

    y1 y2

    ,. proximacin (III)

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    Granada, 2003

    X

    Y Y

    100 35 9 97

    x1 x2

    y1 y2 y1 y2

    X

    675 53

    x1 x2

    ( ) ( ) ( ) ( ) 35'779753953355'671005'672222

    =+++

    Y

    545 66

    y1 y2

    ( ) ( ) ( ) ( ) 86'779766356695'541005'542222 =+++

    ,. proximacin (IV)

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    Granada, 2003

    tra #si$le medida estar'a relacinada cn la#r)imidad de ls nds a. +e #ermite la #da enel cas en ue la distancia sea menr ue un ciert!alr um$ral.

    X

    Y Y

    100 97 9 63

    x1 x2

    y1 y2 y1 y2

    X

    985

    x1 x2

    Y

    9 63

    y1 y2

    ,. proximacin (V)

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    Granada, 2003

    SDesligar ls ds as#ectsT

    a6 7erdenaci"n de !aria$les, de frma ue las mssignificati!as a#are4can ms arri$a 5intent de reducirla distancia de utilidad entre ls nds a6. Estainfrmaci"n #dr'a usarse cn fines de e)#licaci"n

    $6 :das s$re nds a. +"l se #da si a#r)imidad entre ls !alres 5intent de mdificar enla menr medida la funci"n de utilidad riginal6

    * +i l i"

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    Granada, 2003

    *.- +imulaci"n

    En desarrll. Idea a$rdar #r$lemas mu cm#les.+e $tendr una #l'tica 5n "#tima6, es#ecialmenterelacinada cn las situacines ms usuales.