该研究提出了一种基于Template Model Builder(TMB)的通用框架,用于实现神经网络混合效应模型(NMMs)。传统NMMs的估计依赖手动推导目标函数和梯度,导致简化近似并限制了模型复杂度。新框架利用自动微分和拉普拉斯近似,用户只需指定负联合对数似然及正则化项,即可自动积分随机效应并计算边际目标函数及其精确梯度,免去手动推导。通过两个数值示例(包括单调NMMs应用)验证了该方法的效率、灵活性和统计性能,并提供可复现代码以促进推广。该工作降低了NMMs的实现门槛,有望推动其在复杂相关结构数据建模中的更广泛应用。
| Neural network mixed-effects models (NMMs) | 神经网络混合效应模型,结合神经网络与混合效应建模,用于处理复杂相关结构的数据。 |
| Template Model Builder (TMB) | 模板模型构建器,一个R包,利用自动微分和拉普拉斯近似高效拟合统计模型。 |
| Automatic differentiation | 自动微分,一种计算导数的技术,用于高效精确地获取梯度信息。 |
| Laplace approximation | 拉普拉斯近似,一种通过高斯分布近似积分来简化随机效应积分的方法。 |
| Marginal objective function | 边际目标函数,在积分掉随机效应后得到的似然函数,用于参数估计。 |
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