論文の概要: Regularized Nonlinear Regression for Simultaneously Selecting and
Estimating Key Model Parameters
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.11426v1
- Date: Fri, 23 Apr 2021 06:17:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-04-26 12:56:20.371663
- Title: Regularized Nonlinear Regression for Simultaneously Selecting and
Estimating Key Model Parameters
- Title(参考訳): 鍵モデルパラメータの選択と推定を同時に行う正規化非線形回帰
- Authors: Kyubaek Yoon, Hojun You, Wei-Ying Wu, Chae Young Lim, Jongeun Choi,
Connor Boss, Ahmed Ramadan, John M. Popovich Jr., Jacek Cholewicki, N. Peter
Reeves, Clark J. Radcliffe
- Abstract要約: システム同定では、限られた観測値を用いてモデルのパラメータを推定すると、識別性が低下する。
感度パラメータをキーモデルパラメータとして同時に選択および推定し、残りのパラメータを典型的な値の集合に固定する新しい方法を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.6122433144430324
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In system identification, estimating parameters of a model using limited
observations results in poor identifiability. To cope with this issue, we
propose a new method to simultaneously select and estimate sensitive parameters
as key model parameters and fix the remaining parameters to a set of typical
values. Our method is formulated as a nonlinear least squares estimator with
L1-regularization on the deviation of parameters from a set of typical values.
First, we provide consistency and oracle properties of the proposed estimator
as a theoretical foundation. Second, we provide a novel approach based on
Levenberg-Marquardt optimization to numerically find the solution to the
formulated problem. Third, to show the effectiveness, we present an application
identifying a biomechanical parametric model of a head position tracking task
for 10 human subjects from limited data. In a simulation study, the variances
of estimated parameters are decreased by 96.1% as compared to that of the
estimated parameters without L1-regularization. In an experimental study, our
method improves the model interpretation by reducing the number of parameters
to be estimated while maintaining variance accounted for (VAF) at above 82.5%.
Moreover, the variances of estimated parameters are reduced by 71.1% as
compared to that of the estimated parameters without L1-regularization. Our
method is 54 times faster than the standard simplex-based optimization to solve
the regularized nonlinear regression.
- Abstract(参考訳): システム同定では、限られた観測値を用いてモデルのパラメータを推定すると、識別性が低下する。
そこで本研究では,感度の高いパラメータをキーモデルパラメータとして同時に選択し,推定し,残りのパラメータを典型的な値に固定する手法を提案する。
本手法は,一組の典型的な値からパラメータの偏差をl1正規化した非線形最小二乗推定器として定式化する。
まず,提案した推定器の整合性とオラクル特性を理論的基礎として提供する。
第二に,levenberg-marquardt最適化に基づく数値解を求める新しい手法を提案する。
第3に, 有効性を示すために, 限られたデータから, 頭部位置追跡タスクの生体力学的パラメトリックモデルを特定するアプリケーションを提案する。
シミュレーション研究では、L1規則化のない推定パラメータと比較して、推定パラメータの分散は96.1%減少する。
実験では, (vaf) に対する分散を82.5%以上維持しつつ, 推定すべきパラメータの数を削減し, モデル解釈を改善した。
さらに、推定パラメータの分散はL1正規化のない推定パラメータと比較して71.1%削減される。
本手法は,正規化非線形回帰を解くために,標準のsimplexに基づく最適化よりも54倍高速である。
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