潜在変数(せんざいへんすう、latent variable、「隠された」を表すラテン語: lateo から)は、統計学において、直接は観察されないが(数理モデルを通して)、観測(直接測定)された他の変数から推定される変数を意味する。観測された変数を潜在変数の観点から説明することを目的とした数理モデルは、潜在変数モデルと呼ばれる。潜在変数モデルは、心理学人口統計学経済学工学医学物理学機械学習/人工知能バイオインフォマティクスケモメトリックス自然言語処理計量経済学管理社会科学など、多くの分野で使用されている。


潜在変数は、現実の側面に対応する場合がある。原理的には測定できるが実際には観測できない状況では、変数に意味があるが観測できないという事実から、「隠れた変数」という用語が一般的に使用される。カテゴリ・行動・精神状態・データ構造などの抽象的な概念に対応する潜在変数では、「仮想変数」または「仮想構成」という用語が用いられることがある。

潜在変数の使用することで、データの次元を減らすのに役立つ。多くの観測可能な変数をモデルに集約して、基礎となる概念を表すことができるため、データを理解しやすくなる。この意味で、それらは科学理論と同様の機能を果たす。同時に、潜在変数は、現実世界の観測可能な(サブシンボリックな)データをモデル化された世界のシンボリックなデータにリンクする。

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ワープがある場合とない場合のバークレー成長研究からの男の子の平均身長曲線(黒)の推定。ワーピングは、非線形混合効果モデルを使用して年齢を同期された生物学的年齢にマッピングする潜在変数に基づいている。 [1]

心理学編集

因子分析法によって作成された潜在変数は、一般に「共有」分散、または変数が一緒に「移動」する程度を表す。相関関係のない変数は、共通因子モデルに基づく潜在構造を生成できない。 [2]

  • ビッグファイブの性格特性」は、因子分析を使用して推測される
  • 外向性[3]
  • 空間能力
  • 知恵 – 知恵を評価するための手段として、知恵に関連するパフォーマンスと潜在変数の測定とがある [4]
  • スピアマンの g 、または心理測定学の一般的な知性要因[5]

経済編集

経済学の分野からの潜在変数の例には、生活の質、ビジネスの信頼、士気、幸福、保守主義が含まれる。これらの変数はすべて、直接測定できない。しかし、これらの潜在変数を他の観測可能な変数にリンクすると、潜在変数の値は、観測可能な変数の測定値から推測することができる。生活の質は、直接測定できない潜在変数であるため、観察可能な変数を使用して生活の質を推測する。生活の質を測定するための観察可能な変数には、富、雇用、環境、心身の健康、教育、レクリエーションと余暇、および社会的帰属が含まれる。

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潜在変数の方法論は、医学の多くの分野で使用されています。潜在変数アプローチに自然に役立つ問題のクラスは、時間スケール(参加者の年齢や研究ベースラインからの時間など)が研究対象の特性と同期していない縦断的研究です。このような研究では、研究対象の特性と同期する観察されていない時間スケールを、潜在変数を使用して観察された時間スケールの変換としてモデル化できる。この例として、疾患進行モデリングおよび成長のモデリングなどがある。

潜在変数の推測編集

潜在変数を利用し、潜在変数の存在下で推論を可能にするさまざまなモデルクラスと方法論が存在する。次のようなモデルがある:

次のような分析や推論がある:

ベイズのアルゴリズムと方法編集

ベイズ統計は、潜在変数を推測するためによく使用される。

  • 潜在的ディリクレの割り当て
  • 中華料理店プロセスは、潜在的なカテゴリへのオブジェクトの割り当てに関する事前分布を提供するためによく使用される。
  • インドのビュッフェプロセスは、オブジェクトへの潜在的なバイナリ機能の割り当てに関する事前分布を提供するためによく使用される。

関連項目編集

出典編集

  1. ^ “A nonlinear mixed-effects model for simultaneous smoothing and registration of functional data”. Pattern Recognition Letters 38: 1-7. (2014). doi:10.1016/j.patrec.2013.10.018. 
  2. ^ Tabachnick, B.G.; Fidell, L.S. (2001). Using Multivariate Analysis. Boston: Allyn and Bacon. ISBN 978-0-321-05677-1 [要ページ番号]
  3. ^ Borsboom, D.; Mellenbergh, G.J.; van Heerden, J. (2003). “The Theoretical Status of Latent Variables”. Psychological Review 110 (2): 203–219. doi:10.1037/0033-295X.110.2.203. PMID 12747522. http://rhowell.ba.ttu.edu/BorsboomLatentvars2003.pdf 2008年4月8日閲覧。. 
  4. ^ Greene, Jeffrey A.; Brown, Scott C. (2009). “The Wisdom Development Scale: Further Validity Investigations”. International Journal of Aging and Human Development 68 (4): 289–320 (at p. 291). doi:10.2190/AG.68.4.b. PMID 19711618. 
  5. ^ Spearman, C. (1904). “"General Intelligence," Objectively Determined and Measured”. The American Journal of Psychology 15 (2): 201–292. doi:10.2307/1412107. JSTOR 1412107. 

参考文献編集