ベイズモデリングと
仲良くするために
広島大学大学院教育学研究科博士課程後期
難波修史 (なんばしゅうし)
心理学者のためのベイズ統計学:
モデリングの実際と,モデル選択・評価
2018年6月30日 (土)
2018年度広島ベイズ塾 第三回ワークショップ
自己紹介
•難波 修史(なんば しゅうし)
•広島大学大学院教育学研究科D3
•専門:感情と表情の対応、共感
•twitter:@NSushi
発表の概要
1.はじめに
2.どうやって学ぶべきか
3.パッケージ紹介
4.結論
1.はじめに
仲良くなるために…
•まずは心理学での「ベイズの魅力」
について今一度確認しときましょう
ベイズの魅力
•ベイズ統計の考え方
― 帰無仮説検定への批判
― 信用区間・確信 (信頼) 区間の違い
•推定法としてのベイズ
― より自由なモデリングの実現
e.g., 階層モデル・認知モデル
WSで焦点を当てている点
•ベイズ統計の考え方
― 帰無仮説検定への批判
― 信用区間・確信 (信頼) 区間の違い
•推定法としてのベイズ
― より自由なモデリングの実現
e.g., 階層モデル・認知モデル
例:意思決定のプロセスを
評価する心理実験
Iowa Gambling Task
(IGT: Bechara et al., 1994)
• 4つのデッキ (A, B, C, D) を用意
• カードをひくと報酬と損失がFBされる
• 参加者の課題:カードの選択+報酬の最大化
各デッキの性質
従来の指標
• 有利なデッキの選択率(Deck C, D)
• 試行数でみる場合も(学習を見たい場合)
IGTの意思決定プロセス
• 不利デッキ選択の可能性 (Ahn et al., 2015)
1.そもそも損失に対する感度が低い
2.損失による学習を忘れる
3.適当に選択している
有利デッキの選択率のみでは
どれによる影響なのかわからない
解決方法
• 各要因を実験者が直接操作・測定する
• 認知モデルでパラメータを算出する
例:課題状の報酬が直接参加者の報酬に影響
する教示を行う (課題へのコミットメント操
作)、損失時の皮膚電位反応を測定するなど
B
報酬:$100
損失:$1250
net = -1150 < 0,
then, この試行での
効用関数 = -λ|(-1150)|α
Feed Back
損失感受性
ベイズを使う理由
• 認知モデルのような複雑な数理モデルの場合、
最尤法などの推定法で参加者ごとのパラメータ
を算出するのは困難
階層ベイズで集団・個人レベルのパラ
メータをお互いに制約をかけることで推定
(訳:個人レベルのパラメータ出せる)
詳細は https://rpubs.com/CCSL/hBayesDM
自由なベイズモデリングの例
まとめ
• 心理学=人の心と行動を記述するモデルの構築
をめざす学問であるはず
• ベイズモデリング=モデルと観測されたデータ
をつなぐ、より自由な「枠組み」
心理学と自由度の高いベイズは
相性バッチリのベストカップル!
2.どうやって学ぶべきか
学び方
• レビュー論文・チュートリアルを読む
• メインで扱うプログラム言語を選ぶ
• 資料を見る・書籍を読む
• 最強の学習方法を実践する
ニーズが個人の専門で違う
• 様々な心理学領域 (ニーズ) の存在
因子分析が
したい!
BF?っていうの
使ってみたい!
記憶の
認知モデル
がしたい!
レビューから学ぼう!
心理学でのベイズ分析に関する
系統的レビュー論文
みんなこれ読めばいいとおもう
忙しい人向けの読み方
この論文はイタリックのところを読めば
大体わかる = 結論が明確
(訳:ベイズはとても人気、特に回帰分析の応用)
この論文のここすき
Schoot et al. 2017 のまとめ
• ベイズは心理学でも流行ってきてる!!
• 基本ベイズは最高だけど「常に」というわ
けでもないぞ!!
• 事前分布の情報を使ってる論文や感度分析
してるの少ないぞ!ちゃんと活用しろ!!
激熱補足資料
ベイズの実践もっと知りたいお…
開く!!!
厳選リスト!!!!!
自分のテーマの実践例知りたいお…
厳選リストから調べるのだ!!
各種チュートリアルが欲しいお…
開く!!!
出会える!!!!!
モデルについて初歩から知りたいお…
開く!!!
やったでおい!!!!!
学び方
• レビュー論文・チュートリアルを読む
• メインで扱うプログラム言語を選ぶ
• 資料を見る・書籍を読む
• 最強の学習方法を実践する
ベイズをする道具
• 複数の選択肢が存在
おすすめ
なぜ か
• なによりネット・書籍問わず資料が豊富
• 最先端の統計モデリング用のプラット
フォームであるStanも使える
• データ処理+可視化・再生可能性に重要
なレポート作成のシステムなど研究活動
に重要な要素が充実している
Rはいいぞ!!資料紹介!!
↑ 文系にこそRが
最高という資料
↑ 再現可能性にR
が素敵という資料
↑ 心理系論文向け
のRで作図資料
※お役立ち資料、ネットの海には死ぬほどあるの
で塾生中心に紹介しています。ご了承ください。
Rはいいぞ!!資料紹介!!
↑ Rについて調べたら
何度も出会うことに
なるヒンドゥー教の神
↑ 初心者から上級者
まで、Rのお役立ち情報
を提供し続ける変態
Kazutan
枚挙に暇がねぇ!
Rでわかんないことがでてきたお…
コミュニティも活発!!!
•○○.Rという名前の勉強会がたびたび
おこなわれる!
コミュニティも活発!!!
•○○.Rという名前の勉強会がたびたび
おこなわれる!よりr-wakalangを詳しく知れる資料
の魅力:まとめ
• 資料が豊富
• えらい人がパッケージを随時開発したり、
コード例を作成してる → 学習コストが低い
• 国内・国外コミュニティが非常に活発
• 心理統計の人はRを使ってることが多い印象
Enjoy!
学び方
• レビュー論文・チュートリアルを読む
• メインで扱うプログラム言語を選ぶ
• 資料を見る・書籍を読む
• 最強の学習方法を実践する
無限にある
• 目的に沿って一部を紹介します。
ベイズや確率分布について学ぶ
• UdemyのTamaki先生による講義
• 確率分布についてわかりやすく解説してもらえる
めちゃ充実してるのに
なぜか無料。見よう!
Topicごとに手を動かして学ぶ
https://www.rensvandeschoot.com/tutorials/
• Rens van de SchootによるStats Training
心理学×ベイズ統計:基礎⇒実践
より初歩的な
仕組みから
古典的検定と
比較しながら
ベイズモデリング
手を動かしてベイズモデ
リングの醍醐味を学べる
ベイズモデリング (+階層ベイズ)
の知識を体系化する本
海外書籍も
ベイズ統計について深く
知りたい場合はこの本
ベイズモデリングについて
知りたい場合はこの本
訳本も出た!!
ベイズを教える立場としての資料
心理学評論特集号「統計革命」
今年 (2018) 初夏に刊行予定!
心理学研究者による「統計革命」を刮目せよ!
http://team1mile.com/sjpr61-1/
学び方
• レビュー論文・チュートリアルを読む
• メインで扱うプログラム言語を選ぶ
• 資料を見る・書籍を読む
• 最強の学習方法を実践する
当り前のことを言います…
発表する!!
人前で
アウトプットをするのです
アウトプットを
するのです!!!
なぜ発表をするべきなのか
1.人に説明するときには十分な理解が必要
となる → サーベイを通して深く学べる
2.よりわかりやすい発表をするため、先人
の作った資料を参考にする → 資料を参考に
するついでに中身について学べる
3.聞く・読む人に名前をおぼえてもらえる
ここの話はべつに統計に限らず研究活動全般にいえる
なぜ発表をするべきなのか
1.人に説明するときには十分な理解が必要
となる → サーベイを通して深く学べる
2.よりわかりやすい発表をするため、先人
の作った資料を参考にする → 資料を参考に
するついでに中身について学べる
3.聞く・読む人に名前をおぼえてもらえる
ここの話はべつに統計に限らず研究活動全般にいえる
発表をするデメリット
多分ない。
強いて言えば...
1.恥ずかしい → 度胸がつく
2.間違いを指摘される → 知識を更新可能
※内容による
発表をするデメリット
多分ない。
強いて言えば...
1.恥ずかしい→度胸がつく
2.間違いを指摘される→知識を更新できる
Q & A
Q. 自信がない…。
A. Do it !!
Q. 機会がない…
A. ないなら自分で作るのだ!!(発表者は自
分で3つくらい勉強会を立ち上げた。全部志
半ばで霧散した) 仲間がいないならもう
ネットで積極的に発信するのだ!!!
結論
3.パッケージ紹介
発表者のメインパーティ
•rstan
•brms
•blavaan
※基本的には公式ドキュメントがもっとも
わかりやすく、情報もリッチです。
rstan
• 非常に自由なモデリングを実現できる
=ベイズモデリングの醍醐味(いろんな制約から解
放されてデータ解析の可能性が広がる)
• 学習のコツ:いきなり複雑なモデルではなく、
コインの裏表の生成メカニズム (ベルヌーイ分
布) を記述するなどシンプルなものから練習
• 日本語Stanマニュアル (訳者の方々に感謝):
https://github.com/stan-ja/stan-ja
公式HP:http://mc-stan.org/
異分散を仮定した対応のある
平均値差検定のStanコード (例)
よく読めば割と
シンプルな内容
rstan
• 学習コストがないわけではない
• ユーザーにとっては自由なモデルであるほど
「これで正しいのか」という不安がつきまとう
+人によっては学習コストからベイズから遠ざ
かる危険性も
まずはもっと軽い気持ちで事後分布という
結果に向き合える方法はないのか?
(個人的には相関係数出してみるのが後々役立つ練習になる)
学習コストが低い心理学者用
ベイズパッケージ2選
• brms:線形モデルや一般化線形モデル向け
• blavaan:因子分析や共分散構造分析向け
実験心理学者向け?
社会・発達心理学者向け?
brms
• たった一行でポアソン回帰+切片変量
要因の解析ができる
• 公式ドキュメント:https://cran.r-
project.org/web/packages/brms/readme/REA
DME.html ←このページのBlog postsがとても有用
blavaan
• 本日の難波による因子分析に関する発表
=すべてこのパッケージから可能な解析
• 7月あたりにこのパッケージ紹介するブログを
書くかも…?
感度分析 ロバスト因子分析
公式HP:
https://faculty.missouri.
edu/~merklee/blavaan/
このパッケージも好き♡
心理実験用の数理モデルなら
hbayesDMパッケージがおすすめです
素敵な数理モデルが複数搭載されてます
4.結論
結論
• 各研究者ごとのニーズ (専門領域・何を学びたい
かなど) と合致する(であろう)チュートリアル
や学び方(2節)、パッケージ(3節)への
ルートを紹介した。
さぁ…
ベイズを
する魅力
Rの便利
パッケージ
各資料に
よる学習
Just
Just

ベイズモデリングと仲良くするために