ベイズ統計は、統計モデルの未知パラメータに対して確率的な推論を行う手法であり、 事前分布とデータから得られる尤度を組み合わせて事後分布を導出します。
統計モデルの未知パラメータは事後分布として得られますが、 その計算には適応型メトロポリス・ヘイスティングス法やギブスサンプリングなどのMCMC法が使用され、 要約統計量や収束診断、モデル比較、予測などの結果を参照して解釈します。
以下では、ベイズ統計の概要についてご紹介します。
ベイズ統計は、事前に持っている知識や情報を使って新しいデータを分析し、結果を更新する方法です。 これにより、状況が変わるたびに結論を柔軟に調整できます。
ベイズ統計は、既存の情報(事前分布)と新たなデータ(尤度)を統合して、 更新された推定値(事後分布)を得る手法です。これにより、データに基づく推定を逐次更新でき、 特にサンプルサイズが小さい場合や不確実性が大きい状況で有効です。 ベイズの定理を基礎とし、モデルの柔軟性が高く、事前分布の設定により、主観的な要素も反映できます。 ベイズ統計は、頻度主義と対比されるアプローチで、計算手法の進展に伴い広く応用されています。
ある小都市で、希少感染症の有病率(θ)を推定したいと考えています。 この都市から無作為に20人を抽出し、感染の有無を調査したところ、感染者は0人でした。 この結果をもとに、都市全体の感染率 θ を推定することが目的です。
事後分布より、θ < 0.10 の確率は、約 92.6%となります。
補足:この例では、共役な事前分布の指定により計算を容易に行うことができましたが、 一般的には事後分布を求めることは容易ではありません。 そこで、事後分布を求める方法としてMCMC法が使用されます。
ベイズ統計は、事前知識を事前分布としてモデルに反映できる点が特徴です。 観測データとの統合により事後分布を導き、パラメータの不確実性を確率として表現します。 小規模データや複雑なモデルにも柔軟に対応できる点が強みです。
ベイズ統計は、限られたデータや不確実性の高い状況においても、事前知識と観測データを統合して柔軟かつ直感的な推論が可能です。
特に医療、金融、機械学習などの分野での応用が進んでおり、モデルの拡張性や不確実性の定量化能力が高く評価されています。
近年の計算技術の進歩により、複雑なベイズモデルの実装も現実的となり、将来的にはAIや意思決定支援システムなどでの活用がさらに期待されています。