Почему модели «ошибка в X» не используются более широко?


11

При расчете стандартной ошибки коэффициента регрессии, мы не учитываем хаотичности в конструкции матрице . Например, в OLS мы вычисляем какИксвар(β^)вар((ИксTИкс)-1ИксTY)знак равноσ2(ИксTИкс)-1

Если рассматривались случайным образом , закон общей дисперсии будет, в некотором смысле, требует дополнительного вклада дисперсии , а также. т.е.ИксИкс

вар(β^)знак равновар(Е(β^|Икс))+Е(вар(β^|Икс)),

Что, если оценка OLS действительно беспристрастна, первый член исчезает, так как ожидание является константой. Второй термин фактически становится: .σ2сОУ(Икс)-1

  1. Если параметрическая модель для известна, почему бы нам не заменить фактической оценкой ковариации. Например, если является рандомизированным назначением лечения, должна ли биномиальная дисперсия быть более эффективной оценкой?ИксИксTИксИксЕ(Икс)(1-Е(Икс))

  2. Почему бы нам не рассмотреть возможность использования гибких непараметрических моделей для оценки возможных источников смещения в оценке OLS и надлежащего учета чувствительности к проекту (т. Е. Распределения ) в первом члене закона общей дисперсии ?Иксвар(Е(β^|Икс))


2
Почему математический закон «требует» чего-либо? Мы используем модель для сопоставления с данными для решения конкретных задач. Когда они должны понять или предсказать условный отклик на основе наблюдаемого или измеренного значения изменение будет иметь мало (если вообще что-либо) общего с вопросом существа - действительно, включение этого изменения в наши процедуры может показаться быть совершенно неправильным, вводящим в заблуждение или даже бессмысленным. Таким образом, ответ на ваш вопрос сводится к оценке частоты, с которой сталкиваются различные виды статистических проблем. XX,X
— whuber

1
@whuber Мой фокус на вывод. Закон полной дисперсии, кажется, более соответствует частой интерпретации результатов исследования. Мы часто говорим о том, «если исследование было воспроизведено» ... без учета того факта, что распределение может отличаться, если исследование будет воспроизведено. Баланс пола может составлять 40% в одной выборке, но 60% в другой просто как случайное следствие того, как было проведено исследование. По иронии судьбы, бутстрап отражает это, но не генерирует какой-либо изменчивости в результате для конкретной комбинации ковариат. X
— AdamO

2
Во-первых, многие исследования ставят под экспериментальный контроль, так что это даже не случайно. Во- вторых, наблюдательные исследования (где X является случайным) часто интересуют только умозаключения об условном распределении Y . Таким образом, сосредоточение на умозаключении не отличает одну ситуацию от другой. Когда полное (совместное) распределение представляет интерес, вы увидите, что многие люди прибегают к формам корреляционного анализа или различным многомерным процедурам. Не существует такого понятия, как «начальная загрузка», потому что в этой ситуации способ повторной выборки зависит как от ваших целей, так и от вашей модели. ИксИксY,
— whuber

1
Контроль @whuber Experimental является рандомизированы в момент начала исследования. Как я уже говорил, это убедительный случай: скажем, рандомизацией является Бернулли. Зачем использовать эмпирическую оценку ? Используйте максимальное правдоподобие: cov ( X ) = E (cov(X)=XTX ? Вы правы насчет начальной загрузки, я имел в виду непараметрическую (безусловную) начальную загрузку, где «строки» данных выбираются с заменой. cov(X)=E(X)(1−E(X))
— AdamO

2
Вне особых, аномальных случаев, на самом деле не имеет значения, является ли случайным, что имеет значение, если есть ошибка измеренияX1 в . Если это так, методы OLS привели бы к смещенным и более низким оценкам оценки β 1 . В этом случае следует использовать ошибки в методах переменных. X1β1
— gung - Восстановить Монику

Ответы:


8

Ваш вопрос (плюс дополнительные комментарии в комментариях), по-видимому, больше всего интересует случай, когда у нас есть рандомизированное контролируемое испытание, когда исследователь случайным образом назначает одну или несколько объясняющих переменных, основываясь на некоторой схеме рандомизации. В этом контексте вы хотите знать, почему мы используем модель, которая рассматривает объясняющие переменные как известные константы, а не рассматривает их как случайные переменные из распределения выборки, навязанного рандомизацией. (Ваш вопрос шире, чем этот, но, похоже, это основной интерес к комментарию, поэтому я обращусь к нему.)

Причина, по которой мы обусловливаем объясняющие переменные в этом контексте, заключается в том, что в задаче регрессии для RCT мы по-прежнему заинтересованы в условном распределении ответной переменной с учетом предикторов . Действительно, в РКИ мы заинтересованы в определении причинного влияния объясняющей переменной Икс на переменную отклика Y , которую мы собираемся определить с помощью логического вывода об условном распределении (при условии соблюдения некоторых протоколов для предотвращения смешения). Рандомизация вводится для того, чтобы нарушить зависимость между объясняющей переменной Икс и любыми потенциальными переменными (т. Е. Для предотвращения задних связей). †† Однако объектом вывода в задаче по-прежнему является условное распределение переменной ответа с учетом объясняющих переменных. Таким образом, все еще имеет смысл оценивать параметры в этом условном распределении, используя методы оценки, которые обладают хорошими свойствами для вывода условного распределения .

Это нормальный случай, который применяется для РКИ с использованием методов регрессии. Конечно, в некоторых ситуациях у нас есть другие интересы, и мы действительно можем включить неопределенность в отношении объясняющих переменных. Включение неопределенности в объясняющие переменные обычно происходит в двух случаях:

  • (1) Когда мы переходим за пределы регрессионного анализа и к многомерному анализу, нас интересует совместное распределение объясняющих и ответных переменных, а не просто условное распределение последних с учетом первого. Могут быть приложения, в которых это нас интересует, и поэтому мы бы выходили за рамки регрессионного анализа и включали информацию о распределении объясняющих переменных.

  • (2) В некоторых регрессионных приложениях наш интерес представляет условное распределение переменной отклика, условно лежащей в основе ненаблюдаемой объясняющей переменной, где мы предполагаем, что наблюдаемые объяснительные переменные были подвержены ошибке («ошибки в переменных»). В этом случае мы включаем неопределенность через «ошибки в переменных». Причина этого заключается в том, что наш интерес в этих случаях заключается в условном распределении, обусловленном ненаблюдаемой базовой переменной .

Обратите внимание, что оба эти случая математически более сложны, чем регрессионный анализ, поэтому, если мы можем избежать использования регрессионного анализа, это, как правило, предпочтительнее. В любом случае, в большинстве приложений регрессионного анализа цель состоит в том, чтобы сделать вывод об условном распределении ответа, учитывая наблюдаемые объясняющие переменные, поэтому эти обобщения становятся ненужными.


† Обратите внимание, что рандомизация отделяет причинные эффекты от смешанных переменных до рандомизированной переменной, но она не разделяет причинные эффекты от случайной переменной до смешанных переменных, а затем и на ответ. Это означает, что могут потребоваться другие протоколы (например, плацебо, ослепление и т. Д.), Чтобы полностью разорвать все закулисные ассоциации в причинно-следственном анализе.


2
Хороший ответ. Я бы добавил, что AFAIK, если у вас есть гауссовские ошибки в переменных и гауссовские ошибки в ответе, чем работает нормальный метод регрессии, и это становится проблемой, только если вы a) наблюдали ответ без ошибки b) имели другое распределение ответов
— Мартин Модрак

2

Название «ошибки в переменных» и содержание вопроса выглядят по-разному, поскольку спрашивает, почему мы не учитываем различия в X при моделировании условного отклика, то есть при выводе параметров регрессии. Эти две озабоченности кажутся мне ортогональными, поэтому здесь я отвечаю на содержание.

Я ответил на аналогичный вопрос раньше, чем разница между условием регрессоров и лечением их как фиксированных? так что здесь я скопирую часть моего ответа там:

(Y,X)YXYX

f(y,x)=f(y∣x)f(x)
f(y,x;θ,ψ)=fθ(y∣x)fψ(x)
θψИксθзнак равно(β,σ2)(θ,ψ) являетсяΘ×Ψ , декартовым произведением, и эти два параметра не имеют ничего общего.

Это можно интерпретировать как факторизацию статистического эксперимента (или процесса генерации данных, DGP), первый Икс генерируется в соответствии с еψ(Икс) , а в качестве второго шага Y генерируется в соответствии с условной плотностью еθ(Y|Иксзнак равноИкс) . Обратите внимание, что первый шаг не использует никаких знаний о θ , которые входят только во второй шаг. Статистика Икс является вспомогательной для θ , см. Https://en.wikipedia.org/wiki/Ancillary_statistic .

θеψ(Икс)ИксθθИксзнак равноИкс

В разработанных экспериментах его предположение в основном будет справедливо, часто с данными наблюдений, нет. Вот некоторые примеры проблем: регрессия с запаздывающими ответами в качестве предикторов. Обусловливание предикторов в этом случае также будет зависеть от реакции! (Я добавлю больше примеров).

§4,3 .


θИксθИксθ ?

Этот аргумент разделения полезен также потому, что он указывает на случаи, когда он не может быть использован, например, регрессия с запаздывающими ответами в качестве предикторов.


1
ИксYθψ

Я не знаю о PLS, но постараюсь подумать об этом
— kjetil b halvorsen

1
Хороший ответ! ...
— Ричард Харди
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.