bayesian inference for logistic models using polya gamma
play

Bayesian inference for logistic models using Polya-gamma latent - PowerPoint PPT Presentation

Bayesian inference for logistic models using Polya-gamma latent variables Nicholas G. Polson, James G. Scott, Jesse Windle (Slides based on slides by James G. Scott) 1 Modeling binary data Age AgeGroup Race Completed InsuranceType


  1. Bayesian inference for logistic models using Polya-gamma latent variables Nicholas G. Polson, James G. Scott, Jesse Windle (Slides based on slides by James G. Scott) 1

  2. Modeling binary data Age AgeGroup Race Completed InsuranceType Location PracticeType 515 21 18to26 Black 0 Military Odenton FamilyPractice 423 21 18to26 Black 0 PrivatePayer Odenton FamilyPractice 388 17 11to17 White 0 PrivatePayer Odenton Pediatric 6 11 11to17 Black 0 Medicaid Odenton Pediatric 1104 19 18to26 Black 0 Medicaid Bayview Pediatric 1412 19 18to26 Black 0 Medicaid JohnsHopkins OBGYN 1354 24 18to26 White 0 PrivatePayer JohnsHopkins OBGYN 318 18 18to26 Black 1 Military Odenton FamilyPractice 768 24 18to26 White 1 PrivatePayer Odenton OBGYN 29 13 11to17 Other/Unknown 0 PrivatePayer Odenton FamilyPractice 1173 14 11to17 Hispanic 0 PrivatePayer Bayview Pediatric 799 24 18to26 White 0 PrivatePayer Odenton OBGYN 633 24 18to26 White 1 PrivatePayer WhiteMarsh OBGYN 111 13 11to17 Other/Unknown 0 Medicaid Odenton Pediatric 69 15 11to17 Black 0 PrivatePayer Odenton FamilyPractice 559 12 11to17 Black 0 Military Odenton Pediatric 1289 26 18to26 White 1 HospitalBased Bayview OBGYN 1127 18 11to17 White 0 Medicaid Bayview Pediatric 1250 18 11to17 Black 0 PrivatePayer Bayview Pediatric 1098 15 11to17 White 1 Medicaid Bayview Pediatric 378 12 11to17 White 1 Military Odenton FamilyPractice 702 26 18to26 White 0 PrivatePayer WhiteMarsh OBGYN .... Idea: p ( y | x ) = f ( β ⊤ x ) 2

  3. Modeling binary data Age AgeGroup Race Completed InsuranceType Location PracticeType 515 21 18to26 Black 0 Military Odenton FamilyPractice 423 21 18to26 Black 0 PrivatePayer Odenton FamilyPractice 388 17 11to17 White 0 PrivatePayer Odenton Pediatric 6 11 11to17 Black 0 Medicaid Odenton Pediatric 1104 19 18to26 Black 0 Medicaid Bayview Pediatric 1412 19 18to26 Black 0 Medicaid JohnsHopkins OBGYN 1354 24 18to26 White 0 PrivatePayer JohnsHopkins OBGYN 318 18 18to26 Black 1 Military Odenton FamilyPractice 768 24 18to26 White 1 PrivatePayer Odenton OBGYN 29 13 11to17 Other/Unknown 0 PrivatePayer Odenton FamilyPractice 1173 14 11to17 Hispanic 0 PrivatePayer Bayview Pediatric 799 24 18to26 White 0 PrivatePayer Odenton OBGYN 633 24 18to26 White 1 PrivatePayer WhiteMarsh OBGYN 111 13 11to17 Other/Unknown 0 Medicaid Odenton Pediatric 69 15 11to17 Black 0 PrivatePayer Odenton FamilyPractice 559 12 11to17 Black 0 Military Odenton Pediatric 1289 26 18to26 White 1 HospitalBased Bayview OBGYN 1127 18 11to17 White 0 Medicaid Bayview Pediatric 1250 18 11to17 Black 0 PrivatePayer Bayview Pediatric 1098 15 11to17 White 1 Medicaid Bayview Pediatric 378 12 11to17 White 1 Military Odenton FamilyPractice 702 26 18to26 White 0 PrivatePayer WhiteMarsh OBGYN .... Idea: p ( y | x ) = f ( β ⊤ x ) Non-Bayesian: logistic regression Bayesian: probit regression 2

  4. Why probit? • Simple auxiliary variable trick (Albert and Chib) 3

  5. ���������������������������������������������� ���������������������������������������������� ���������������������������������������������� N N i β ) } 1 − y i · { 1 − Φ( x T � � { Φ( x T i β ) } y i L ( β ) = L i ( β ) = �������������� ������������������������������������������������������ i =1 i =1 �������������� ������������������������������������������������������ �������������� ������������������������������������������������������ 1 � exp { − ( z i − x T i β ) 2 / 2 } dz i L i ( β ) = √ 2 � A i � ( −∞ , 0) , y i = 0 A i = (0 , ∞ ) , y i = 1 . -2 0 2 4 -2 0 2 4 4

  6. ����������������������������������������� ���������������������������� Auxiliary variables ������������������������������� p ( β | Y ) p ( β ) L ( β ) ∝ N � � � ( z i ; x T = p ( β ) i β , 1) dz i A i i =1 n N � � � � � � ( z i ; x T = z ∈ A i p ( β ) i β , 1) dz R n I i =1 i =1 � R n p ( β , z | Y ) dz ∝ ���������������������������������������������� �������� ���������������� ��� � 5

  7. ����������������������������������������� ���������������������������� Auxiliary variables ������������������������������� p ( β | Y ) p ( β ) L ( β ) ∝ N � � � ( z i ; x T = p ( β ) i β, 1) dz i A i i =1 n N � � � � � � ( z i ; x T = z ∈ A i p ( β ) i β, 1) dz R n I i =1 i =1 � R n p ( β, z | Y ) dz ∝ Gibbs sampling: alternate between p ( β | z , Y ) (Gaussian) and ���������������������������������������������� �������� p ( z | β, Y ) (Truncated Gaussian) ���������������� ��� � 5

  8. ����������������������������������������� ���������������������������� Auxiliary variables ������������������������������� p ( β | Y ) p ( β ) L ( β ) ∝ N � � � ( z i ; x T = p ( β ) i β, 1) dz i A i i =1 n N � � � � � � ( z i ; x T = z ∈ A i p ( β ) i β, 1) dz R n I i =1 i =1 � R n p ( β, z | Y ) dz ∝ Gibbs sampling: alternate between p ( β | z , Y ) (Gaussian) and ���������������������������������������������� �������� p ( z | β, Y ) (Truncated Gaussian) ���������������� ��� � Similar ideas for models involving fancier likelihoods (binomial, negative binomial etc.) 5

  9. Auxiliary variable representation for logistic ���� likelihood? N { exp( x T i β ) } y i � p ( β | Y ) ∝ p ( β ) · 1 + exp( x T i β ) i =1 � ? = p ( β, z | Y ) dz . 6

  10. ������������������������������������������������������������ ������������������ �� �� �� ������������������������ ����� ��� �� � Polya Gamma distribution ������������������������������������������������������������ ������������������ X ∼ �� ( b, c ) �� ∞ 1 g k D � X = ( k − 1 / 2) 2 + c 2 / (4 π 2 ) 2 π 2 k =1 iid �� ( b, 1) g k ∼ ������������������������ ����� ��� �� � 7

Recommend


More recommend