JAGS 中的正则化贝叶斯逻辑回归

机器算法验证 贝叶斯 物流 套索 锯齿 正则化
2022-02-11 16:28:48

有几篇描述贝叶斯套索的大量数学论文,但我想要经过测试的、正确的 JAGS 代码,我可以使用它。

有人可以发布实现正则化逻辑回归的示例 BUGS / JAGS 代码吗?任何方案(L1、L2、Elasticnet)都很好,但 Lasso 是首选。我还想知道是否有有趣的替代实施策略。

1个回答

由于 L1 正则化等效于相关系数的拉普拉斯(双指数)先验,您可以按如下方式进行。这里我有三个自变量 x1、x2 和 x3,y 是二进制目标变量。正则化参数的选择λ在这里通过在其上放置一个超先验来完成,在这种情况下,只是在一个合适的范围内均匀。

model {
  # Likelihood
  for (i in 1:N) {
    y[i] ~ dbern(p[i])

    logit(p[i]) <- b0 + b[1]*x1[i] + b[2]*x2[i] + b[3]*x3[i]
  }

  # Prior on constant term
  b0 ~ dnorm(0,0.1)

  # L1 regularization == a Laplace (double exponential) prior 
  for (j in 1:3) {
    b[j] ~ ddexp(0, lambda)  
  }

  lambda ~ dunif(0.001,10)
  # Alternatively, specify lambda via lambda <- 1 or some such
}

让我们使用 R 中的包来试试吧dclone

library(dclone)

x1 <- rnorm(100)
x2 <- rnorm(100)
x3 <- rnorm(100)

prob <- exp(x1+x2+x3) / (1+exp(x1+x2+x3))
y <- rbinom(100, 1, prob)

data.list <- list(
  y = y,
  x1 = x1, x2 = x2, x3 = x3,
  N = length(y)
)

params = c("b0", "b", "lambda")

temp <- jags.fit(data.list, 
                 params=params, 
                 model="modela.jags",
                 n.chains=3, 
                 n.adapt=1000, 
                 n.update=1000, 
                 thin=10, 
                 n.iter=10000)

以下是与非正则逻辑回归相比的结果:

> summary(temp)

<< blah, blah, blah >> 

1. Empirical mean and standard deviation for each variable,
   plus standard error of the mean:

          Mean     SD Naive SE Time-series SE
b[1]   1.21064 0.3279 0.005987       0.005641
b[2]   0.64730 0.3192 0.005827       0.006014
b[3]   1.25340 0.3217 0.005873       0.006357
b0     0.03313 0.2497 0.004558       0.005580
lambda 1.34334 0.7851 0.014333       0.014999

2. Quantiles for each variable: << deleted to save space >>

> summary(glm(y~x1+x2+x3, family="binomial"))

  << blah, blah, blah >>

Coefficients:
            Estimate Std. Error z value Pr(>|z|)    
(Intercept)  0.02784    0.25832   0.108   0.9142    
x1           1.34955    0.32845   4.109 3.98e-05 ***
x2           0.78031    0.32191   2.424   0.0154 *  
x3           1.39065    0.32863   4.232 2.32e-05 ***
---
Signif. codes:  0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1 

<< more stuff deleted to save space >>

我们可以看到这三个b参数确实已经缩小到了零。

我对拉普拉斯分布的超参数/正则化参数的先验了解不多,很抱歉。我倾向于使用均匀分布并查看后验,看看它是否看起来表现得相当好,例如,没有堆积在端点附近,并且几乎在中间达到顶峰,没有可怕的偏度问题。到目前为止,情况通常如此。将其视为方差参数并使用 Gelman Prior 分布对分层模型中的方差参数的建议也适用于我。