关于算法:R语言中的block-Gibbs吉布斯采样贝叶斯多元线性回归

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原文出处:拓端数据部落公众号


在这篇文章中,我将对多元线性回归应用 block 的 Gibbs 采样,得出 block 的 Gibbs 采样所需的条件后验散布。而后,对采样器进行编码,并应用模仿数据对其进行测试。

 贝叶斯模型

假如咱们有一个样本量的主题。贝叶斯多元回归假如该向量是从多元正态分布中提取的,通过应用恒等矩阵,咱们假如独立的察看后果。

到目前为止,这与 多元正态回归 雷同。则将概率最大化可得出以下解:

贝叶斯模型是通过指定为一个先验散布失去。在此示例中,我将在以下状况下应用 先验值 

block Gibbs

在对采样器进行编码之前,咱们须要导出 Gibbs 采样器的 每个参数的后验条件散布。

条件后验 取更多的线性代数。

这是一个十分丑陋和直观的后果。条件后验的协方差矩阵是协方差矩阵的 预计

还要留神,条件后验是一个 多元散布 。因而,在 Gibbs 采样器的每次迭代中,咱们从 后验绘制出一个残缺的矢量

模仿

我模仿的 后果向量

运行 Gibbs 采样器 会生成对实在系数和方差参数的预计。运行了 500,000 次迭代。周期 为 100,000 次,10 次迭代。

以下是 MCMC 链的图,其中实在值用红线示意。

# 计算后验摘要统计信息
post_dist %>%
  group_by(para) %>%
  summarise(median=median(draw),
            lwr=quantile(.025),
            upr=quantile(.975)) %>%
 
# 合并汇总统计信息
post\_dist <- post\_dist %>%
  left\_join(post\_sum_stats, by='param')
 
# 绘制 MCMC 链
ggplot(post_dist,aes(x=iter,y=dra)) +
  geom_line() +
  geom\_hline(aes(yintercept=true\_vals))

这是修整后参数的后验散布:

ggplot(post_dist,aes(x=draw)) +
  geom_histogram(aes(x=draw),bins=50) +
  geom\_vline(aes(xintercept = true\_vals))

仿佛可能取得这些参数的 正当后验预计 。为了确保贝叶斯预计器失常工作,我对 1,000 个模仿数据集反复了此 过程

这将产生 1,000 组后验均值和 1,000 组 95%置信区间 。均匀而言,这 1000 个后验均值应以 实在值 为核心。均匀而言,实在参数值应在 95%的工夫的 置信区间 内。

以下是这些评估的摘要。

“预计平均值”列是所有 1,000 个模仿中的 均匀后验平均值。偏差百分比均小于 5%。对于所有参数,95%CI 的覆盖率约为 95%。

扩大 

咱们能够对该模型进行许多扩大。例如,能够应用除正态分布外的其余散布来 拟合 不同类型的后果。例如,如果咱们有二元数据,则能够将其建模为:

而后在上放一个先验散布。这个想法将贝叶斯线性回归推广到贝叶斯 GLM。

在本文中概述的线性状况下,能够更灵便地对协方差矩阵建模。相同,假如协方差矩阵是对角线且具备单个公共方差。这是多元线性回归中的同方差假如。如果数据是分类的(例如,每个受试者有多个察看后果),咱们能够应用反 Wishart 散布来建模整个协方差矩阵。


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正文完
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