시변 바이어스로 바이어스 코인을 모델링하는 방법은 무엇입니까?


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편향 동전 모델에는 일반적으로 하나의 매개 변수 있습니다. 일련의 추첨에서 를 추정하는 한 가지 방법 은 베타 사전을 사용하고 이항 우도를 갖는 사후 분포를 계산하는 것입니다.θ=P(Head|θ)θ

내 설정에서 이상한 물리적 프로세스로 인해 동전 속성이 천천히 변경되고 는 시간 의 함수가됩니다 . 내 데이터는 일련의 정렬 된 추첨입니다 (예 : . 나는 이산적이고 규칙적인 타임 그리드에서 각 에 대해 하나의 드로우를 가지고 있다고 생각할 수 있습니다 .θt{H,T,H,H,H,T,...}t

이것을 어떻게 모델링하겠습니까? 숨겨진 변수가 이고 이항 우도를 유지 한다는 사실에 적응 한 칼만 필터와 같은 것을 생각하고 있습니다. 추론을 다루기 쉽게하기 위해 를 모델링하는 데 무엇을 사용할 수 있습니까?θP(θ(t+1)|θ(t))

다음 답변 편집 (감사합니다!) : 를 HMM 또는 Kalman 필터에서 수행되는 것처럼 주문 1의 Markov Chain으로 모델링 하고 싶습니다. 내가 할 수있는 유일한 가정은 가 부드럽다는 것입니다. with with small Gaussian noise (Kalman filter idea) 라고 쓸 수 는 있지만 안에 있어야합니다 . @J Dav의 아이디어에 따라 probit 함수를 사용하여 실제 선을 에 매핑 할 수는 있지만 이것이 비 분석적 솔루션을 제공 할 것이라는 직관이 있습니다. 평균 의 베타 분포θ(t)θ(t)P(θ(t+1)|θ(t))=θ(t)+ϵϵθ[0,1][0,1]θ(t) 더 넓은 분산이 트릭을 수행 할 수 있습니다.

나는이 문제가 너무 단순하여 이전에 연구되어 왔어 야한다는 느낌을 가지고 있기 때문에이 질문을하고 있습니다.


성공 비율이 시간에 따라 어떻게 변하는 지에 대한 모형이 있다면 추정치를 얻을 수 있습니다. 많은 다른 모델이 작동하고 추정치는 가정 된 모델에 따라 많이 달라질 수 있습니다. 다루기 쉬움이 모델 선택의 실질적인 기준이라고 생각하지 않습니다. 프로세스를 이해하고 기대하는 동작에 동의하는 특성을 보여주는 모델을 찾고 싶습니다.
— Michael R. Chernick

@MichaelChernick : 감사합니다. 내가 할 수있는 유일한 가정은 가 매끄럽고 천천히 움직이고 있다는 것입니다 . 더구나 다루기 쉬움은 중요하지 않은 상호 의존성을 가진 다변량 사례로 실제로 솔루션을 확장하고 싶기 때문에 중요한 기준입니다. 이상적인 솔루션은 분석적이며 새로운 데이터가 도착하면 매개 변수 추정값을 '온라인'으로 업데이트합니다. θ
— repied2

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" 가 매끄럽고 느리게 움직이고있다 " 는 말의 의미를 정량화 할 수 있습니까 ? 정수는 불 연속적이며 정수에 임의의 값을 취하는 부드러운 함수가 있습니다. 즉, 매끄러움은 제한이 없습니다. "느리게"어떤 개념은 여전히 ​​어떤 제약도주지 않지만 어떤 개념은 그렇지 않습니다. θ
— Douglas Zare

0.1 / 단위 시간 또는 0.001의 확률 변화와 같이 "느리게"는 얼마나 빠릅니까? 그리고 얼마나 오래 시퀀스를 기대하십니까? 범위가 상대적으로 좁습니까 (예 : 0.2-0.4) 또는 (0,1)에 가까워 집니까?
— jbowman

@DouglasZare '부드러움'으로, 나는 E [θ_t + 1 | θ_t] = θ_t (또는 매우 가깝게) VAR (θ_t + 1 | θ_t)가 작다고 말하고 싶었습니다. θ는 뛰어 내리지 않습니다 (그렇지 않으면 실제로 아무것도 할 수 없습니다).
— repied2

답변:


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분석 솔루션이있는 모델을 생각해 낼 수는 없지만 의심되는 모델의 종속성 구조가 간단하므로 올바른 도구를 사용하여 추론을 다루기 쉽습니다. 머신 러닝 연구원으로서, Expectation Propagation 기술을 사용하여 추론을 매우 효율적으로 만들 수 있기 때문에 다음 모델을 사용하는 것이 좋습니다.

를 시도 의 결과라고 하자 . 시변 파라미터를 정의하자X(t)t

η(t+1)∼N(η(t),τ2) 대해 .t≥0

와 를 연결하려면 잠재 변수를 도입하십시오η(t)X(t)

Y(t)∼N(η(t),β2) ,

모델 는X(t)

X(t)=1 이면 이고 , 그렇지 않으면 입니다. 실제로 무시할 수 단지 말하는 '들과 그들을 배척 (와 의 CDF 잠재 성 변수의 도입으로 추론이 쉬워집니다. 또한 원래 매개 변수화 유의하십시오 .Y(t)≥0X(t)=0Y(t)P[X(t)=1]=Φ(η(t)/β)Φθ(t)=η(t)/β

추론 알고리즘 구현에 관심 이 있는 경우이 백서를 살펴보십시오 . 그들은 매우 유사한 모델을 사용하므로 알고리즘을 쉽게 적용 할 수 있습니다. EP를 이해하려면 다음 페이지 가 유용 할 수 있습니다. 이 접근법을 추구하는 데 관심이 있다면 알려주십시오. 추론 알고리즘을 구현하는 방법에 대한 자세한 조언을 제공 할 수 있습니다.


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내 의견을 자세히 설명하기 위해 p (t) = p exp (-t)와 같은 모델은 단순하고 최대 우도 추정을 사용하여 p 을 추정하여 p (t)를 추정 할 수있는 모델입니다 . 그러나 확률은 실제로 기하 급수적으로 붕괴합니다. 이 모델은 초기 및 이후에 관찰 한 것보다 높은 빈도로 성공한 기간을 관찰하면 분명히 잘못 될 것입니다. 진동 동작은 p (t) = p | sint | 로 모델링 할 수 있습니다 . 두 모델 모두 다루기 쉽고 최대 가능성으로 해결할 수 있지만 매우 다른 솔루션을 제공합니다.000


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OP가 시간 , 에서 성공 확률을 모델링하려고하는 것으로 보입니다.t마코 비안 프로세스로 모델링하여 θ ( t )에 대한 일부 기능적 형태를 지정하지 않는 것으로 보인다. θ(t)θ(t)
— 매크로

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@macro가 맞습니다 대한 매개 변수 양식을 제공 할 수 없으며이 기능이 부드럽기 때문에 바람직하지 않습니다. 숨겨진 Markov 모델 또는 Kalman 필터와 비슷한 차수 1의 Markov 모델을 원하지만 0과 1 사이의 실제 값을 사용하는 숨겨진 변수와 Bernouilli 우도를 갖는 숨겨진 변수가 있습니다. theta(t)
— repied2

@pierre 편집하기 전에 시간 변화하는 p를 추정하고 HMM을 가능한 접근법으로 제안하고있는 것처럼 보입니다. 나는 t로 바뀌는 방식에 대한 기능적 형태를 권장하지 않았다. 추가 정보가 없으면 다양한 유형의 많은 모델을 구성 할 수 있으며 두 가지 예는 추가 정보없이 모델을 선택하면 매우 다른 답변을 줄 수 있음을 보여주었습니다. 왜 HMM을 고집 하시겠습니까? 하나가 효과가 있고 데이터에 적합하면 "비 분석적"이므로 거부하십시오.
— Michael R. Chernick

편리한 솔루션을 찾는 것이 실제 통계 문제를 해결하는 방법이 아니라고 제안합니다!
— Michael R. Chernick

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@MichaelChernick 마지막으로 : 나는 이것이 잘 알려진 문제이고 사람들이 충분히 유연한 분석 솔루션을 제안했기 때문에 분석 솔루션을 찾고 싶습니다. 그러나 나는 '실제 역학'을 모델링하는 것이 일반적으로 계산 비용보다 중요하다는 제안에 동의합니다. 슬프게도 이것은 큰 데이터를위한 것이며 느린 algo는 쓸모가 없습니다 :-(
— repied2

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당신의 확률은 따라 변하지 만 Michael이 말했듯이, 당신은 방법을 모릅니다. 선형 또는 아닙니다? 확률 p : 모델 선택 문제처럼 보입니다 .tp

p=Φ(g(t,θ))g(t,θ)Φ

Φg()g()

재 편집 된 질문에 대답하려면 다음을 수행하십시오 .

당신이 말했듯이 probit을 사용하는 것은 수치 솔루션만을 의미하지만 대신 물류 기능을 사용할 수 있습니다

로지스틱 함수 : P[θ(t+1)]=11+exp⁡(θ(t)+ϵ)

로 선형화 : log⁡P1−P=θ(t)+ϵ

θ(t+1)=at3+bt2+ct+dϵϵ

로짓 확률 : P[Coint+1=H|t]=11+exp⁡(θ(t))

bernoulli 이벤트 (Markov Chain)에 이미 랜덤이 있으며 로 인해 소스를 추가하고 있습니다 . 따라서 문제를 t 를 설명 변수로 사용 하여 최대 우도에 의해 추정 된 Probit 또는 Logit으로 문제를 해결할 수 있습니다 . 나는 당신이 parsimony가 매우 중요하다는 데 동의한다고 가정합니다. 주된 목표가 주어진 방법 (HMM 및 Kalman Filter)을 적용하고 문제에 대한 가장 간단한 유효한 솔루션을 제공하지 않는 한입니다.ϵt


프로 비트를 사용하는 경우 다변량 프로 빗을 추정 할 수 있으므로 다변량 확장이 간단합니다. 묵시적 다변량 정규 분포의 공분산 행렬에 의해 종속성이 암시됩니다.
— JDav
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