“泊松复合决策问题再探”
The Poisson Compound Decision Problem Revisited
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摘要:
对于均值可能各异的独立泊松随机变量向量的复合决策问题,已有半个世纪历史的经典解法。然而,经典解法似乎需要进行平滑调整。本文讨论了三种此类调整。我们还提出了另一种方法,该方法首先将问题转化为正态复合决策问题。模拟研究表明,这些程序在提升性能方面优于经典程序。文中还提供了一个真实数据示例。这些程序依赖于一个平滑参数,该参数可通过一个非标准的交叉验证步骤进行选择,该步骤本身具有独立的研究价值。最后,我们提及了一些渐近结果。
1. 引言
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经验贝叶斯(EB)是处理复合决策问题的一种通用方法。它由Robbins提出(参见1951,1955);综述性论文可参见Copas(1969)和Zhang(2003)。经验贝叶斯方法相较于更经典的方法(例如最大似然估计)所取得的改进,在高维数据推断中尤为显著。因此,近年来经验贝叶斯方法变得尤为重要;例如,可参见Efron(2003)中对经验贝叶斯应用及其重要性的热情倡导。
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2. 调整经典泊松经验贝叶斯估计量
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2.1. 步骤一
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2.3. 步骤三
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2.4. 讨论
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3. 将数据转换为正态分布
类似正态问题的经验贝叶斯方法也已被研究了很长时间。参见Brown和Greenshtein(2009)以及Wenhua和Zhang(2009)最近的论文及其参考文献。泊松问题及其(4)式的推导更为简单,并且是Robbins在很早的阶段就得到的,当时正态经验贝叶斯程序中所使用的密度估计问题尚未被解决。接下来我们将描述如何将正态方法修改应用于泊松问题。
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4. 损失函数
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5. 模拟
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为了比较,我们注意到朴素程序的风险为1500,而该表设定下的贝叶斯风险约为880。
我们的模拟是使用R(2008)软件完成的;如步骤三所述,通过R中的‘isoreg’程序对所有估计量施加单调性。
调整后的Robbins方法相对于变换后的正态方法的一个明显优势是,它对所选平滑参数 h 的稳定性。这在表1中有所体现,在后续的一些表格中更为明显。
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最后,在平滑参数 h h的取值范围内,估计风险的标标准误差在实验1中约为3,在实验2-4中约为1,在实验5中约为2.5。
6. 通过交叉验证选择平滑参数
在本节中,我们提出一种非标准的交叉验证方法,并研究其性能。该方法先在泊松背景下进行说明,然后在正态背景下进行说明。同样的基本思路适用于观测值可以被分解的其他情形,例如无限可分实验。关于实验的分解,参见Greenshtein(1996)及其参考文献。
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6.1. 数值研究
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注意,在实验1中,交叉验证的模拟风险实际上小于对应六个单个平滑参数的所有风险。这种改进可能是模拟的假象而非真实的,我们的模拟速度太慢,无法做出有把握的结论。然而,这种改进可能是真实的,因为交叉验证方法可能会根据实现情况选择不同的“更合适”的平滑参数。
7. 真实数据示例
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8. 非参数最大似然估计(NPMLE)
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9. Robbins 估计量的渐近性质
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原文链接:https://repository.upenn.edu/server/api/core/bitstreams/e0868a39-d015-4e36-b120-c1e71898508e/content
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