論文の概要: Exact computation of posterior distribution of mixture weights in hierarchical Bayesian models
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.05692v1
- Date: Mon, 06 Jul 2026 23:20:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-08 21:24:51.350652
- Title: Exact computation of posterior distribution of mixture weights in hierarchical Bayesian models
- Title(参考訳): 階層ベイズモデルにおける混合重みの後方分布の厳密な計算
- Abstract要約: 本稿では,混合重量の正確な辺縁化について検討する。
重みの正確な後部はベータ分布の有限混合であることを示す。
ゲインは、この方法のために作られた小さめの体制の中で最大である。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Hierarchical mixture models are a powerful tool for modeling data generated from heterogeneous sources, particularly when the mixing proportion $\boldsymbol{w}$ itself is treated as a random variable with a Dirichlet or Beta-Liouville prior. Such models are widely employed in scenarios where uncertainty in class membership or data-generating processes must be probabilistically quantified. This paper studies the exact marginalization of the mixture weight. For the two-component case we give an $O(n^2)$ dynamic program -- and an $O(n \log^2 n)$ FFT variant -- for the marginal likelihood, and show that the exact posterior of the weight is a finite mixture of Beta distributions, delivering closed-form posterior summaries, credible intervals and per-observation local false-discovery rates without any sampling. For $K \ge 3$ components we give an exact joint dynamic program. The gain is largest in the small-sample regime the method is built for: on a real multilevel meta-analysis, a pathway-level dysregulation analysis of leukemia gene expression, and a leukemia-derived gene-panel benchmark with known ground truth, the exact interval for the signal proportion is calibrated where EM gives no interval at all (collapsing to a boundary) and Gaussian/Laplace approximations mis-cover, and it is two orders of magnitude faster than the sampler that would match it. On the large prostate-cancer benchmark, where every method has ample data, it agrees with locfdr on the gene ranking while adding a posterior interval for the null proportion.
- Abstract(参考訳): 階層的混合モデル(Hierarchical mixed model)は、異種源から生成されたデータをモデリングするための強力なツールであり、特に、混合比$\boldsymbol{w}$自体がディリクレやベータ・リウヴィルを持つ確率変数として扱われる場合である。
このようなモデルは、クラスメンバーシップやデータ生成プロセスの不確実性が確率的に定量化されなければならないシナリオで広く利用されている。
本稿では,混合重量の正確な辺縁化について検討する。
2成分の場合、余剰確率に対して$O(n^2)$ dynamic program -- と $O(n \log^2 n)$ FFT variant -- を与え、その重みの正確な後方がベータ分布の有限混合であることを示し、閉形式の後続サマリー、信頼可能な間隔、そしてサンプリング無しで観測される局所的偽発見率を示す。
$K \ge 3$コンポーネントに対しては、正確なジョイントダイナミックプログラムを与えます。
実際の多段階のメタ分析、白血病遺伝子発現の経路レベルのダイレギュレーション解析、および白血病由来の遺伝子パネルベンチマークにおいて、シグナル比の正確な間隔は、EMが全く間隔を空けていない(境界に一致する)とガウス/ラプラス近似が誤って発見され、それと一致するサンプルよりも2桁高速である。
あらゆるメソッドが十分なデータを持っている大規模な前立腺癌ベンチマークでは、ヌル比のインターバルを加算しながら遺伝子ランキングのlocfdrと一致している。
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