Кіріспе

Белгілі әсерлер мен кездейсоқ әсерлерді қамтитын статистикалық модель Аралас модель, аралас әсерлер моделі немесе аралас қателік компоненті моделі - бұл тұрақты әсерлер мен кездейсоқ әсерлерді қамтитын статистикалық модель. Бұл модельдер физикалық, биологиялық және әлеуметтік ғылымдардың әртүрлі салаларында пайдалы. Олар бір статистикалық бірліктерде қайталанған өлшеулер жүргізілетін жағдайларда (ұзақтық зерттеу) немесе байланысты статистикалық бірліктер кластерлерінде өлшеулер жүргізілетін жағдайларда өте пайдалы. Аралас модельді талдау өлшеулерді кең ауқымды корреляция және дифференциалдық коварианстық құрылымдарда нақты модельдеуге мүмкіндік береді. Бұл бетте жалпыланған сызықтық аралас модельдер немесе сызықтық емес аралас модельдер емес, негізінен сызықтық аралас эффекттер модельдері талқыланады.

Сапалық сипаттама

Сызықтық аралас модельдер (СҚМ) - тәуелсіз емес дерек құрылымдарын дәл бейнелеу үшін тұрақты және кездейсоқ әсерлерді қамтитын статистикалық модельдер. LMM - дисперсиялық талдаудың баламасы. ANOVA жиі әр топтағы байқаулардың тәуелсіздігін қабылдайды, алайда бұл болжам көп деңгейлі/иерархиялық, ұзындықтық немесе өзара байланысты деректер жиынтығы сияқты тәуелсіз емес деректерде қолданылмайды. Тәуелсіз емес жиынтықтар - нәтижелер арасындағы өзгермелілік топтар ішіндегі немесе топтар арасындағы өзара байланыстың салдарынан пайда болады. Аралас модельдер ұялы құрылымдар / иерархиялық деректер құрылымдарын дұрыс есепке алады, онда байқауларға олардың ұялы қауымдастықтары әсер етеді. Мысалы, бірнеше мектепті қамтитын білім беру әдістерін зерттегенде, бірнеше деңгейлі айнымалыларды қарастыру керек. Жеке деңгей/төменгі деңгей - мектептегі жеке оқушылар мен мұғалімдер. Бұл оқушыдан/оқытушыдан алынған байқаулар олардың мектебінде орналасады. Мысалы, A оқушысы A мектебінің бірлігі болып табылады. Келесі жоғары деңгей - мектеп. Жоғары деңгейде мектепте бірнеше жеке оқушылар мен мұғалімдер бар. Мектеп деңгейі оқушылар мен мұғалімдерден алынған байқауларға әсер етеді. Мысалы, А мектебі мен В мектебі жоғары деңгейлер, әрқайсысында өздерінің А және В оқушылары бар. Бұл иерархиялық деректер схемасын білдіреді. Иерархиялық деректерді модельдеудің шешімі - сызықтық аралас модельдерді пайдалану. LMM-тер бізге деңгейлер арасындағы және деңгейлер ішіндегі маңызды әсерлерді түсінуге мүмкіндік береді, сонымен қатар дерек құрылымына енген тәуелсіздікке байланысты стандартты қателерді түзетуді қамтиды.

Белгілі әсер

Тұрақты әсерлер негізгі мән деңгейінде сәйкес келетін үрдістерді қамтиды. Бұл әсерлер тұрақты деп саналады, өйткені олар кездейсоқ емес және зерттелетін популяция үшін тұрақты деп есептеледі. Көп жағдайда бірнеше байланысты модельдер қарастырылады және әмбебап модельді ең жақсы көрсететін модель қабылданады.

Кездейсоқ әсер, ε

Аралас моделдің негізгі компоненті - кездейсоқ әсерлерді тұрақты әсермен біріктіру. Белгілі бір әсерлер көбінесе негізгі модельді бейнелеу үшін орнатылады. Сызықтық аралас модельдерде популяцияның шынайы регрессиясы сызықтық β болып табылады. Тұрақты деректер ең жоғары деңгейде орнатылады. Кездейсоқ әсерлер деректердің иерархиясының әртүрлі деңгейлерінде статистикалық өзгермелілікті енгізеді. Бұл деректердегі белгілі бір топтарға әсер ететін өлшенбеген ауытқулар көздерін түсіндіреді. Мысалы, бір сыныптағы 1 және 2 сынып оқушыларының айырмашылығы немесе бір мектептегі 1 және 2 сынып оқушыларының айырмашылығы. 1950 жылдары Чарльз Рой Хендерсон тұрақты әсерлердің ең жақсы сызықтық бейтарап бағалауын және кездейсоқ әсерлердің ең жақсы сызықтық бейтарап болжамын ұсынды. Кейіннен аралас модельдеу статистикалық зерттеулердің негізгі саласына айналды, оның ішінде ең жоғары ықтималдық бағалауларын есептеу, сызықтық емес аралас эффекттер модельдері, аралас эффекттер модельдеріндегі деректердің жоғалуы және аралас эффекттер модельдерінің Бейес бағалауы бойынша жұмыстар бар. Аралас модельдер көптеген салаларда қолданылады, онда әрбір қызығушылық бірлігі бойынша бірнеше корреляциялық өлшеулер жасалады. Олар генетикадан бастап маркетингке дейінгі салаларда адам мен жануарларды зерттеуде кеңінен қолданылады, сондай-ақ бейсбол және өнеркәсіптік статистикада қолданылады. Аралас сызықтық модель ассоциациясы жалған оң ассоциациялардың алдын алуды жақсартты. Халықтар бір-бірімен тығыз байланысты, ал халық динамикасының өзара байланысы құрылымын аралас модельдерді қолданбай модельдеу өте қиын. Алайда, сызықтық аралас модельдер жалғыз шешім бола алмайды. LMM-де тұрақты қалдық дисперсиялық болжам бар, ол кейде есеп беру кезінде немесе терең байланысты үздіксіз және екілік белгілерді есепке алғанда бұзылады.