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高次元データにおける平均, 分散共分散行列の縮小推定

研究課題

研究課題/領域番号 19J22203
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分07030:経済統計関連
研究機関東京大学

研究代表者

湯浅 良太  東京大学, 経済学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2021年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2019年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード縮小推定 / 行列正規分布 / 統計的決定理論 / 数理統計学 / ベイズ統計 / ランダム行列理論 / 高次元統計
研究開始時の研究の概要

近年、計算機技術の発達等により、データのサンプルサイズだけでなくデータの次元も大きい高次元データを得る事、扱うことが可能になった。そこで高次元構造を考慮した統計モデルにおける精度の良い推定の構築とその理論的性質を保証する事を目的とする。特に、平均や分散共分散行列の縮小推定を考える。まず、平均と分散共分散行列がともに未知な場合に同時に推定する方法を提案し、その方法の良さを理論的に保証する。次に、データが時系列相関を持つ場合に新たな推定量を提案し理論的性質を示す。最後に株価等の実データを用いて提案する推定方法が上手く働くことを確認する。

研究実績の概要

1つ目として, 行列データに対するベイズ的縮小推定法を考えた. 一般化ベイズ推定量と呼ばれるベイズ統計学の枠組みでの良い推定量は複雑な多重積分を含むことが多く, 計算機で扱う上でも解析的に評価をする上でも扱いが難しくなる. そこで, 多重積分を含むことのない容易に計算可能な形で, 正規分布の平均や分散共分散行列の一般化ベイズ推定量を導出した. その推定量のミニマックス性や優越性と呼ばれる推定精度に関する性質を, 平均と分散共分散行列それぞれに対して議論し, さらに同時に推定精度を評価する場合についても議論し, 理論的に提案推定量が一般的によく使われる標本平均や標本分散共分散行列を改善することを示した.
2つ目として, スカラー型の縮小推定量と行列型の縮小推定量を線形結合したような推定量を提案した. データの構造に応じて望ましい形での縮小が行われるように線形結合の重みをデータによって決める方法を2つの方法で考えた. 1つはスタインの等式と呼ばれる部分積分に基づくものであり, もう1つは正規分布の平均の真の構造に対して行列型とスカラー型の混合構造を持たせた事前分布を仮定して考えるものである. これら推定量がともに上手く真の構造を捉えられる事を数値的に確認し, 推定精度の改善についての理論的保証も行った.
これらの結果は, 1つ目の結果は学会で発表し, さらに1つ目, 2つ目ともに論文にまとめ, 国際学術誌に投稿した.

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Ridge-type linear shrinkage estimation of the mean matrix of a high-dimensional normal distribution2020

    • 著者名/発表者名
      Yuasa Ryota、Kubokawa Tatsuya
    • 雑誌名

      Journal of Multivariate Analysis

      巻: 178 ページ: 104608-104608

    • DOI

      10.1016/j.jmva.2020.104608

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 正規分布の行列平均と共分散行列に対するシンプルな一般化ベイズ推定量2021

    • 著者名/発表者名
      湯浅 良太
    • 学会等名
      統計関連学会連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 行列正規分布の行列平均のベイズ縮小推定2020

    • 著者名/発表者名
      湯浅 良太
    • 学会等名
      統計関連学会連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 行列平均の縮小推定のベイズ解釈2020

    • 著者名/発表者名
      湯浅 良太
    • 学会等名
      第5回グローバルプロミネント研究基幹シンポジウム(千葉大学)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高次元正規分布の平均の縮小推定2019

    • 著者名/発表者名
      湯浅 良太
    • 学会等名
      統計関連学会連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Shrinkage estimation of the mean of high-dimensional normal distribution2019

    • 著者名/発表者名
      Yuasa Ryota
    • 学会等名
      3rd International Conference on Econometrics and Statistics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shrinkage estimation of the mean of high-dimensional normal distribution2019

    • 著者名/発表者名
      Yuasa Ryota
    • 学会等名
      12th International Conference of the ERCIM WG on Computational and Methodological Statistics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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