Causal modeling under a belief function framework

par Imen Boukhris

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Salem Benferhat et de Zied Elouedi.

Soutenue le 17-01-2013

à l'Artois en cotutelle avec l'Institut supérieur de gestion (Tunis) , dans le cadre de ED Sciences pour l'ingénieur (n°72) .

Le président du jury était Eric Lefevre.

Le jury était composé de Salem Benferhat, Zied Elouedi, Eric Lefevre, Philippe Leray, Aicha Mokhtari, Nahla Ben Amor.

Les rapporteurs étaient Philippe Leray, Aicha Mokhtari.

  • Titre traduit

    Modélisation du raisonnement causal avec la théorie des fonctions de croyance


  • Résumé

    La présente thèse s'intéresse à modéliser la causalité dans le cadre de la théorie des fonctions de croyance. Dans un premier temps, nous avons analysé et révisé les fondements théoriques des différents modèles associationnels crédibilistes existants. Nous avons proposé une structure graphique qui sert de base pour le réseau causal crédibiliste. Dans ce dernier, l'incertitude au niveau des nœuds est donnée en termes de distributions de masses conditionnelles. Comme la notion d'intervention est d'une importance capitale pour une analyse causale efficiente, nous avons introduit la contrepartie de l'opérateur \do" pour la représentation des interventions dans les réseaux causaux crédibilistes. Le modèle proposé permet ainsi de calculer l'effet simultané des observations et des interventions. Il est admis que considérer l'intervention comme une action qui réussit toujours à mettre sa cible à une valeur précise en la rendant complètement indépendante de ses causes originales est une condition rarement réalisée dans les applications réelles. De ce fait, nous avons examiné le traitement des interventions dont l'occurrence et/ou les conséquences sont imparfaites. Dans la dernière partie de la thèse, nous avons proposé un modèle d'attribution de causalité permettant d'interpréter les relations d'influence qui existent entre les différents attributs du système à savoir la causalité, la facilitation ou encore la justification en présence de données observationnelles et interventionnelles. Motivé par le fait que les preneurs de décision ne sont pas uniquement intéressés par l'attribution de la causalité, ce modèle permet de définir différentes forces d'une cause.


  • Résumé

    This thesis focuses on the modeling of causality under the belief function framework. We have first analyzed and revised the theoretical foundations of existing associational belief models. Then, we have proposed a graphical structure that serves as a basis for the causal belief network. In this latter, uncertainty at the nodes is given in terms of conditional mass distributions. Since intervention is a crucial concept for an efficient causal analysis, we have introduced a counterpart of the do operator as a tool to represent interventions on causal belief networks. The proposed model allows computing the simultaneous effect of observations and interventions. It is assumed that considering an intervention as an action that always succeeds to force its target variable to have a precise value, by making it completely independent of its original causes, is a condition rarely achieved in real-world applications. Therefore, we have examined the treatment of interventions whose occurrence is imperfect and/or have imperfect consequences. In the last part of the thesis, we have proposed a model for causality ascription to interpret influential relationships between different attributes of the system namely causality, facilitation or justification in the presence observational and interventional data. Since decision makers are not only interested in ascribing causes, this model allows to define different strengths of a cause.


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