Кіріспе
Статистикалық әдіс. Ішінара ең кіші квадраттар регрессиясы (PLS регрессиясы) – бас компоненттер регрессиясына ұқсас статистикалық әдіс. Жауапты және тәуелсіз айнымалылар арасындағы максималды дисперсия гипержазықтарын табудың орнына, ол болжамды айнымалылар мен байқалатын айнымалыларды жаңа кеңістікке проекциялау арқылы сызықтық регрессия моделін анықтайды. X және Y деректері жаңа кеңістікке проекцияланғандықтан, PLS әдістері билинейлік факторлық модельдер ретінде белгілі. Ішінара ең кіші квадраттардың дискриминантты талдауы (PLS DA) – Y санаттық болған кезде қолданылатын нұсқа. PLS 2 матрицаның (X және Y) арасындағы негізгі байланыстарды табу үшін қолданылады, яғни осы екі кеңістіктегі ковариациялық құрылымдарды модельдеуге арналған жасырын айнымалылар тәсілі. PLS моделі Y кеңістігіндегі максималды көпөлшемді дисперсия бағытын түсіндіретін X кеңістігіндегі көпөлшемді бағытты табуға тырысады. PLS регрессиясы, әсіресе, болжаушы матрицада байқаулардан гөрі көп айнымалылар болғанда және X мәндері арасында көптүрлілік болғанда тиімді. Керісінше, стандартты регрессия осы жағдайларда сәтсіздікке ұшырайды (реттелмесе). Ішінара ең кіші квадраттарды швед статистикалық ғалымы Герман О.А. Волд енгізген, кейін оны ұлы Сванте Волдпен бірге дамытқан. PLS-тің баламалы атауы – жасырын құрылымдарға проекция, бірақ ішінара ең кіші квадраттар термині көптеген салаларда әлі де басым. Алғашқы қолданылулары әлеуметтік ғылымдарда болғанмен, PLS регрессиясы бүгінде химиялық және оған қатысты салаларда кеңінен қолданылады. Ол сондай-ақ биоинформатикада, сенсометрияда, нейроғылымда және антропологияда қолданылады.
Partial least squares regression (PLS regression) is a statistical method that bears some relation to principal components regression; instead of finding hyperplanes of maximum variance between the response and independent variables, it finds a linear regression model by projecting the predicted variables and the observable variables to a new space. Because both the X and Y data are projected to new spaces, the PLS family of methods are known as bilinear factor models. Partial least squares discriminant analysis (PLS DA) is a variant used when the Y is categorical. PLS is used to find the fundamental relations between 2 matrices (X and Y), i. e. a latent variable approach to modeling the covariance structures in these two spaces. A PLS model will try to find the multidimensional direction in the X space that explains the maximum multidimensional variance direction in the Y space. PLS regression is particularly suited when the matrix of predictors has more variables than observations, and when there is multicollinearity among X values. By contrast, standard regression will fail in these cases (unless it is regularized). Partial least squares was introduced by the Swedish statistician Herman O. A. Wold, who then developed it with his son, Svante Wold. An alternative term for PLS is projection to latent structures, but the term partial least squares is still dominant in many areas. Although the original applications were in the social sciences, PLS regression is today most widely used in chemometrics and related areas. It is also used in bioinformatics, sensometrics, neuroscience, and anthropology.
Негізгі идея
Жұпталған кездейсоқ үлгілер берілген. Бірінші қадамда, бөлшектік ең кіші квадраттар регрессиясы корреляция максималданатын нормаланған бағытты іздейді. Алгоритм матрицалық түрінде төменде көрсетілген.
L-PLS
PLS регрессиясының L пішіндес матрицаларымен белгілі L PLS деп аталатын тағы бір кеңейтімі, болжамдылықты арттыру үшін 3 байланысты дерек блогын қосады. Айта кетейік, PLS регрессиялық талдауына X матрицасымен бірдей бағаналар санына ие жаңа Z матрицасы қосылады, бұл болжамдық айнымалылардың өзара тәуелділігі туралы қосымша ақпаратты қосуға мүмкіндік береді.
3PRF
2015 жылы ішінара ең кіші квадраттар әдісі үш өту регрессиялық сүзгі (3PRF) деп аталатын процедурамен байланыстырылды. Егер бақылаулар мен айнымалылар саны көп болса, 3PRF (демек, PLS) сызықтық жасырын факторлық модельден туындайтын "ең жақсы" болжам үшін асимптотикалық түрде қалыпты болады. Қор нарығы деректерінде PLS табыстар мен ақша ағынының өсуін үлкен дәлдікпен болжауға қабілетті екені көрсетілді.
Ішінара ең кіші квадрат SVD
PLS нұсқасы, жеке мәннің ыдырауына (SVD) негізделген, жадты тиімді түрде іске асылуды ұсынады. Бұл, мысалы, генетикалық генетикада миллиондаған генетикалық маркерлерді мыңдаған бейнелеу ерекшеліктерімен байланыстыру сияқты жоғары өлшемді мәселелерді қарапайым аппараттық құралдарда шешуге мүмкіндік береді.
PLS-пен байланысты
PLS корреляциясы (PLSC) – PLS регрессиясына қатысты тағы бір әдістеме, ол нейробейнелеу және спорт ғылымы салаларында деректер жиынтықтары арасындағы байланыстың күшін анықтау үшін қолданылады. Әдетте, PLSC деректерді әрқайсысы бір немесе бірнеше айнымалыны қамтитын екі блокқа (кіші топтарға) бөледі, содан кейін екі компоненттік кіші топтар арасындағы кез келген байланыстың күшін (яғни ортақ ақпараттың мөлшерін) анықтау үшін жеке мәндік ыдырау (SVD) қолданылады. Бұл, қарастырылып отырған кіші топтардың ковариациялық матрицасының инерциясын (яғни жеке мәндердің қосындысын) анықтау үшін SVD пайдаланылуы арқылы іске асырылады.