FNBT:基於DS理論的開放世界資訊融合法

DS理論與異源問題

Dempster-Shafer(DS)證據理論自1967年提出以來,成為不確定性資訊融合的重要工具。根據Shafer(1976)著作,DS理論可透過「基本信任分配」(Basic Probability Assignment, BPA)處理不確定性。然而,現實場景中,不同來源或組織所訓練模型與資料常採用異構框架(Heterogeneous Frame),導致傳統Dempster結合規則在跨框架融合時出現高衝突度與信度下降。

開放世界融合準則

針對此類「開放世界」資訊融合需求,2025年在arXiv新發表的FNBT論文提出判定標準:當待融合質量函數(Mass Function)所屬框架元素總數差異超過門檻,且存在新興命題時,即視為開放世界問題。此準則能從理論上識別資料孤島,為後續框架擴充奠定基礎。

全否定演算法架構

Full Negation Belief Transformation(FNBT)包含三步驟:一、依開放世界準則擴充原始框架,將所有質量函數映射至同一超框架;二、定義「全否定運算」(Full Negation Operation),將原始m(A)轉換為m^*(¬A);三、於轉換後質量函數採用傳統結合規則(如DS或Yager規則)進行融合。此機制使異構框架之間達到可比較性,並保留原始資訊的衍生關係。

三大理論性質驗證

根據FNBT論文,該方法滿足以下性質:一、質量函數不變性(Mass Function Invariance):若原框架一致,FNBT轉換後融合結果與原方法等價;二、可繼承性(Heritability):新元素引入不影響既有信念分配;三、本質衝突消除(Essential Conflict Elimination):對於Zadeh反例(Zadeh, 1984)等極端衝突場景,FNBT可在結合過程中自動調和,避免極端0/1分配崩潰。

實際效能與案例分析

在多個公開資料集(UCI Wine、CIFAR-10子集)上進行模式分類實驗時,根據論文附錄Benchmark結果,FNBT融合分類準確率較傳統DS提高3%–7%。此外,使用金融風險評估資料,FNBT在高衝突情境下的F1值相較Yager規則提升近12%。此實驗結果顯示,FNBT能有效處理開放世界帶來的異源衝突。

產線優化與未來展望

對於雲端SaaS或跨組織協作系統,可將FNBT整合於微服務架構中,於資料入口處以服務網格(Service Mesh)方式攔截並轉換質量函數,實現動態框架擴充與融合。未來,結合生成式AI與深度學習特徵提取,可自動識別框架元素並生成對應否定函數,進一步簡化部署流程,為後端效能與開發效率提供新解。

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