Teorema de Hammersley-Clifford


El teorema de Hammersley-Clifford es un resultado de la teoría de la probabilidad , la estadística matemática y la mecánica estadística que brinda las condiciones necesarias y suficientes bajo las cuales una distribución de probabilidad estrictamente positiva (de eventos en un espacio de probabilidad ) [ aclaración necesaria ] puede representarse como eventos generados por un Red de Markov (también conocida como campo aleatorio de Markov ). Es el teorema fundamental de los campos aleatorios . [1] Establece que una distribución de probabilidad que tiene una masa estrictamente positiva oLa densidad satisface una de las propiedades de Markov con respecto a un grafo no dirigido G si y solo si es un campo aleatorio de Gibbs , es decir, su densidad se puede factorizar sobre las camarillas (o subgrafos completos ) del grafo.

La relación entre los campos aleatorios de Markov y Gibbs fue iniciada por Roland Dobrushin [2] y Frank Spitzer [3] en el contexto de la mecánica estadística . El teorema lleva el nombre de John Hammersley y Peter Clifford , quienes demostraron la equivalencia en un artículo inédito en 1971. [4] [5] Geoffrey Grimmett , [6] Preston [7] ofrecieron pruebas más sencillas utilizando el principio de inclusión-exclusión de forma independiente . y Sherman [8] en 1973, con una prueba adicional de Julian Besag en 1974. [9]

Es una cuestión trivial demostrar que un campo aleatorio de Gibbs satisface todas las propiedades de Markov . Como ejemplo de este hecho, véase lo siguiente:

En la imagen de la derecha, un campo aleatorio de Gibbs sobre el gráfico proporcionado tiene la forma . Si las variables y son fijas, entonces la propiedad global de Markov requiere que: (ver independencia condicional ), ya que forma una barrera entre y .


Una red de Markov simple para demostrar que cualquier campo aleatorio de Gibbs satisface todas las propiedades de Markov.
El lema 1 proporciona un medio para combinar factorizaciones como se muestra en este diagrama. Tenga en cuenta que en esta imagen, se ignora la superposición entre conjuntos.
La camarilla formada por los vértices , y , es la intersección de , y .