用PyMC3进行贝叶斯统计分析(代码+实例)

 

问题类型1:参数估计

真实值是否等于X?

给出数据,对于参数,可能的值的概率分布是多少?

例子1:抛硬币问题

硬币扔了n次,正面朝上是h次。

参数问题

想知道 p 的可能性。给定 n 扔的次数和 h 正面朝上次数,p 的值很可能接近 0.5,比如说在 [0.48,0.52]?

说明

  • 参数的先验信念:p∼Uniform(0,1)
  • 似然函数:data∼Bernoulli(p)

import pymc3 as pm
import numpy.random as npr
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib as mpl
from collections import Counter
import seaborn as snssns.set_style('white')
sns.set_context('poster')%load_ext autoreload
%autoreload 2
%matplotlib inline
%config InlineBackend.figure_format = 'retina'
import warnings
warnings.filterwarnings('ignore')
from random import shuffle
total = 30
n_heads = 11
n_tails = total - n_heads
tosses = [1] * n_heads + [0] * n_tails
shuffle(tosses)

可视化数据:

def plot_coins():fig = plt.figure()ax = fig.add_subplot(1,1,1)ax.bar(list(Counter(tosses).keys()), list(Counter(tosses).values()))ax.set_xticks([0, 1])ax.set_xticklabels(['tails', 'heads'])ax.set_ylim(0, 20)ax.set_yticks(np.arange(0, 21, 5))        return figfig = plot_coins()
plt.show()

 建立模型:

with pm.Model() as coin_model:# Specify prior using Uniform object.p_prior = pm.Uniform('p', 0, 1)  # Specify likelihood using Bernoulli object.like = pm.Bernoulli('likelihood', p=p_prior, observed=tosses)     # "observed=data" is key for likelihood.

MCMC Inference Button 

with coin_model:step = pm.Metropolis()      # focus on this, the Inference Button:coin_trace = pm.sample(2000, step=step)

结果:

pm.traceplot(coin_trace)
plt.show()

pm.plot_posterior(coin_trace[100:], color='#87ceeb',rope=[0.48,0.52], point_estimate='mean', ref_val=0.5)
plt.show()

 

 

例子2:化学活性问题

我有一个新开发的分子X; X在阻止流感方面的效果有多好?

实验

  • 测试X的浓度范围,测量流感活动
  • 根据实验结果计算 IC50:导致病毒复制率减半的X浓度。

数据

import numpy as np
import pandas as pdchem_data = [(0.00080, 99),
(0.00800, 91),
(0.08000, 89),
(0.40000, 89),
(0.80000, 79),
(1.60000, 61),
(4.00000, 39),
(8.00000, 25),
(80.00000, 4)]chem_df = pd.DataFrame(chem_data)
chem_df.columns = ['concentration', 'activity']
chem_df['concentration_log'] = chem_df['concentration'].apply(lambda x:np.log10(x)) 

参数问题

给出数据,化学品的IC50 值是多少, 以及其周围的不确定性?

说明

可视化数据

def plot_chemical_data(log=True):fig = plt.figure(figsize=(10,6))ax = fig.add_subplot(1,1,1)       if log:ax.scatter(x=chem_df['concentration_log'], y=chem_df['activity'])ax.set_xlabel('log10(concentration (mM))', fontsize=20)    else:ax.scatter(x=chem_df['concentration'], y=chem_df['activity'])ax.set_xlabel('concentration (mM)', fontsize=20)ax.set_xticklabels([int(i) for i in ax.get_xticks()], fontsize=18)ax.set_yticklabels([int(i) for i in ax.get_yticks()], fontsize=18)plt.hlines(y=50, xmin=min(ax.get_xlim()), xmax=max(ax.get_xlim()), linestyles='--',)    return figfig = plot_chemical_data(log=True)
plt.show()

with pm.Model() as ic50_model:beta = pm.HalfNormal('beta', sd=100**2)ic50_log10 = pm.Flat('IC50_log10')  # Flat prior# MATH WITH DISTRIBUTION OBJECTS!measurements = beta / (1 + np.exp(chem_df['concentration_log'].values - ic50_log10))y_like = pm.Normal('y_like', mu=measurements, observed=chem_df['activity'])  ic50 = pm.Deterministic('IC50', np.power(10, ic50_log10))# MCMC Inference Button 
with ic50_model:step = pm.Metropolis()ic50_trace = pm.sample(10000, step=step)
pm.traceplot(ic50_trace[2000:], varnames=['IC50_log10', 'IC50'])  # live: sample from step 2000 onwards.
plt.show()

 

pm.plot_posterior(ic50_trace[4000:], varnames=['IC50'], color='#87ceeb', point_estimate='mean')
plt.show()

 该化学物质的IC50在约 [2mM,2.4mM](95%HPD)

问题类型2:实验组之间的比较

实验组和对照组的不同

例子1:药物IQ问题

药物治疗是否影响 IQ Scores

数据(包括对照实验数据)

drug = [  99.,  110.,  107.,  104., 省略]
placebo = [  95.,  105.,  103.,   99., 省略]def ECDF(data):x = np.sort(data)y = np.cumsum(x) / np.sum(x)        return x, ydef plot_drug():fig = plt.figure()ax = fig.add_subplot(1,1,1)x_drug, y_drug = ECDF(drug)ax.plot(x_drug, y_drug, label='drug, n={0}'.format(len(drug)))x_placebo, y_placebo = ECDF(placebo)ax.plot(x_placebo, y_placebo, label='placebo, n={0}'.format(len(placebo)))ax.legend()ax.set_xlabel('IQ Score')ax.set_ylabel('Cumulative Frequency')ax.hlines(0.5, ax.get_xlim()[0], ax.get_xlim()[1], linestyle='--')        return figfig = plot_drug()
plt.show()

 

from scipy.stats import ttest_indttest_ind(drug, placebo)# Ttest_indResult(statistic=2.2806701634329549, pvalue=0.025011500508647616)

 

实验

  • 随机将参与者分配给两个实验组:
    • +drug vs. -drug
  • 测量每个参与者的 IQ Scores

说明

建模: 

y_vals = np.concatenate([drug, placebo])
labels = ['drug'] * len(drug) + ['placebo'] * len(placebo)data = pd.DataFrame([y_vals, labels]).T
data.columns = ['IQ', 'treatment']
with pm.Model() as kruschke_model: # Linking Distribution Objects together is done by # passing objects into other objects' parameters.mu_drug = pm.Normal('mu_drug', mu=0, sd=100**2)mu_placebo = pm.Normal('mu_placebo', mu=0, sd=100**2)sigma_drug = pm.HalfCauchy('sigma_drug', beta=100)sigma_placebo = pm.HalfCauchy('sigma_placebo', beta=100)nu = pm.Exponential('nu', lam=1/29) + 1drug_like = pm.StudentT('drug', nu=nu, mu=mu_drug, sd=sigma_drug, observed=drug)placebo_like = pm.StudentT('placebo', nu=nu, mu=mu_placebo, sd=sigma_placebo, observed=placebo)diff_means = pm.Deterministic('diff_means', mu_drug - mu_placebo)pooled_sd = pm.Deterministic('pooled_sd', np.sqrt(np.power(sigma_drug, 2) + np.power(sigma_placebo, 2) / 2))effect_size = pm.Deterministic('effect_size', diff_means / pooled_sd)with kruschke_model:kruschke_trace = pm.sample(10000, step=pm.Metropolis())

 结果:

pm.traceplot(kruschke_trace[2000:], varnames=['mu_drug', 'mu_placebo'])
plt.show()

 

pm.plot_posterior(kruschke_trace[2000:], color='#87ceeb',varnames=['mu_drug', 'mu_placebo', 'diff_means'])
plt.show()

 

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/491395.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

2015总结及2016计划

2015计划完成情况: 1.网站建起来(未完成) 2.发布一款游戏(cocos2dx或u3d)(未完成) 3.稳定一年工作(完成) 4.学习C或C,能够使用其中一种进行windows编程&#…

华为: 即将发布5G+VR的颠覆式智能眼镜

来源:VR每日必看6月27日MWC19上海期间,华为手机业务总裁何刚在全球终端峰会发表演讲,提及华为终端在5G时代的全场景战略是“18N”。“1”就是华为手机,“8”则囊括了TV、平板、PC、耳机、车机、手表、眼镜、音响八项终端产品&…

OpenCV的数据类型——基础数据类型

OpenCV有很多数据类型,从组织结构的角度来看,OpenCV的基础类型类型主要分为三类。第一类是直接从C原语中继承的基础数据类型;第二类是辅助对象;第三类是大型数据类型。本文主要介绍OpenCV的基础数据类型。 目录 Point类 Scalar…

Process finished with exit code -1073741819 (0xC0000005)

运行TensorFlow出现如下错误,尝试了很多网上的方法都不行,最后把代码中的中文路径改为英文后就解决了

LeetCode - Partition List

题目: Given a linked list and a value x, partition it such that all nodes less than x come before nodes greater than or equal to x. You should preserve the original relative order of the nodes in each of the two partitions. For example, Given 1-…

Cell:重大突破!三位学术大咖,打造全新“DNA显微镜”

来源:中国生物技术网传统上,科学家们使用光、X射线和电子来观察组织和细胞的内部。如今,科学家们能够在整个大脑中追踪线状的神经纤维,甚至可以观察活的小鼠胚胎如何产生原始心脏中的跳动细胞。但是这些显微镜无法看到的是&#x…

OpenCV的数据类型——辅助对象

在上一篇文章中,主要介绍了OpenCV的基础数据类型。接下来在本篇文章中将主要对OpenCV的辅助对象进行介绍。 cv::TermCriteria类 在很多算法中都存在着循环嵌套,只有满足终止条件时才会退出。通常情况下,终止条件的形式要么是达到允许的有限…

概率密度函数某一点的意义

在连续型随机变量的概率密度函数中,某一点的值不等于该点的概率值,就像不能计算汽车在某一点的速度,因为速度是距离除以时间,对某一点来说不存在距离的概念。如果要计算某一点x的概率的话,就要对x取邻域(无…

eclipse中monokai插件的安装

eclipse中monokai插件的安装转载于:https://www.cnblogs.com/zhujiabin/p/5099675.html

Science Robotics近日刊登CMU重大突破,无需手术,普通人就能用意念操控机械臂!...

来源:机器人大讲堂导读顶尖学术期刊《科学》旗下的Science Robotics本月19号刊登了脑机接口(BCI)领域的一项突破成果。美国卡内基梅隆大学的贺斌教授带领其研究团队与明尼苏达大学合作,成功开发出第一款非侵入式的意念控制机械臂&…

使用pymc3可能遇到的问题及解决方法

PyMC3机器学习库,基于heano, NumPy, SciPy, Pandas, 和 Matplotlib。 安装 pip install pymc3,pip命令可以安装pymc3并安装其依赖库 首次运行报错 这可能是缺少某些依赖库导致的,根据报错信息安装即可 运行出现一长串c代码,或…

【采药.】

采药 题目链接 题意 在这规定时间内采摘草药,使得获得的草药总价值最大(动态规划) 思路 初始化数组并输入动态规划输出 坑点 容易忘记初始化 算法一:动态规划 时间复杂度 O(n * T) 实现步骤 输入动态规划输出 代码 #include…

OpenCV的工具函数

OpenCV3也提供了一些经常用于计算机视觉的实用功能,列举如下: 功能描述cv::alignPtr() Align pointer to given number of bytes 对齐指针到指定字节数 cv::alignSize() Align buffer size to given number of bytes 将缓存区大小与给定的字节数对齐 cv::allocate(…

一文读懂全球自动驾驶传感器市场格局!

来源:智驾未来自动驾驶汽车作为汽车未来的重要发展方向,成为汽车零部件产业链的重要增长点。国内外的汽车零部件供应商积极布局自动驾驶传感器领域,在车载摄像头、毫米波雷达和激光雷达三大核心部件,以及产业链上下游的拓展为零部…

林志玲为何无法拯救都市丽人的遇冷?

6月11日,恰是备受瞩目的内衣股都市丽人的赴港推介会。公司董事长郑耀南携手林志玲在会上宣布。从6月16日起招股募资近18亿港元。26日将在联交所主板挂牌上市。而作为“在中国最了解女人的男人”的郑耀南。出于赴港上市造势须要,这次请来了都市丽人品牌代…

Chrome划词翻译插件

https://saladict.crimx.com/ 沙拉查词,同时支持几种翻译软件的翻译结果,实现网页划词划句即时翻译

OpenCV的数据结构——大型数组类型

OpenCV中的数据类型可分为三类,而前两类(基础数据类型和辅助对象)在前面已进行详细讲述,下面将对最后一种——大型数组类型进行讲解。 大型数据类型中最重要的当属cv::Mat,这可谓是OpenCV的核心,所有主要函…

MIT对话马斯克:关于自动驾驶、爱和未来世界|厚势汽车

来源:价值中国编译不论是在新能源汽车、私人航空航天、共通交通、还是在人工智能领域,埃隆马斯克天马行空的创想和脚踏实地的奋斗让人震惊不已。简直就是一个活着得的非物质文化遗产。马斯克在全球范围内收割了无数粉丝。不论是企业家、工程师、科技研究…

编写高质量代码:Web前端开发修炼之道(三)

第五章:高质量的Javascript 这章的内容我看的最久,这是跟我js基础没打好有着莫大的关系,但是还是耐着性子看完了, 不懂的东西都是百度上搜索,理解后再继续。下面是记录下来的笔记。 1)如何避免JS冲突 A:匿名函数 在多人合作一个网…

OpenCV矩阵操作

矩阵类的成员函数可以进行很多基本的矩阵操作,在之前已经介绍过。除此之外,也有很多操作被表示为“友元”函数,它们的输入为矩阵类型,或者输出为矩阵类型,或者输入输出同为矩阵类型。下面将对这些函数及其参数进行详细…