Bayesian Network Structure Discovery Using Large Language Models
文章总结与翻译一、主要内容该研究提出了一个以大型语言模型(LLMs)为核心的统一框架Prompt2BN,用于贝叶斯网络结构发现,支持无数据和有数据两种场景,旨在解决传统结构学习方法依赖大量观测数据、计算成本高,以及现有LLM辅助方法仅将LLM作为辅助工具的局限。核心框架(两阶段)Phase-1(PromptBN):无数据场景下的贝叶斯网络估计。通过元提示机制(meta-prompting),向LLM输入变量元数据(名称、描述、分布),单次查询即可生成有效的有向无环图(DAG)。生成后通过结构一致性验证(确保节点中心和边中心两种表示一致)和DAG约束验证(确保无环),失败则重试直至满足条件。Phase-2(ReActBN):有观测数据时的结构优化。融合ReAct推理范式与结构评分(如贝叶斯信息准则BIC),LLM主动参与迭代优化过程。每次迭代生成顶级候选结构,LLM结合元数据、当前结构、评分等信息选择最优动作(添加/删除/翻转边)或终止,同时通过禁忌搜索避免循环,确保结构无环性。实验验证在7个经典基准数据集(Asia、Cancer等)和3个新数据集(blockchain、covid等)上验证,PromptBN在无数据场景下显著优于现有LLM-based方法,ReActBN在低数据/有数据场景下超越传统数据驱动算法(如PC-Stable、Hill Climbing)和混合方法。效率