[pt] Nesta tese desenvolvemos um Modelo Dinâmico Bayesiano para a densidade Normal Truncada. A estimação clássica e estática de observações desta densidade foi desenvolvida por A.C. Cohen nas décadas de 1950 e 1960, enquanto R. C. Souza apresentou, em 1978, um modelo dinâmico Bayesiano para esta densidade, no qual utilizava idéias da Teoria de Informação. O presente trabalho estende a formulação dinâmica Bayesiana de West, Harrinson e Migon por tratar de observações que não pertencem à família exponencial. Ao mesmo tempo, estendemos os resultados de Souza por não mais supor a estacionariedade da série. Algumas séries reais e simuladas são analisadas e, em particular, comparamos nossos resultados com aqueles obtidos por Souza. / [en] This thesis describes a Dynamic Bayesian Model for a Truncated Normal distribution. The classical and static solution to the problem of finding estimators for the parameters of the original Normal distribution was treated by A.C. Cohen in the 1950s and 1960s R.C. Souza (1978) described in his Doctoral thesis a Dynamic Bayesian Model for this distribution, in which Information Theory concepts were used. The present thesis extends the dynamic formulation of West, Harrison and Migon by considering a distribution which is not a member of a an Exponential Family. Moreover, we extend the results derived by Souza by dropping the assumptions of a steady state model. Some real and simulated series are analyzed and, in particular, we compare our results with those obtained by souza.

Many prior distributions are suggested for variance parameters in the hierarchical model. The “Non-informative” interval of the conjugate inverse-gamma prior might cause problems. I consider three priors – conjugate inverse-gamma, log-normal and truncated normal for the variance parameters and do the numerical analysis on Gelman’s 8-schools data. Then with the posterior draws, I compare the Bayesian credible intervals of parameters using the three priors. I use predictive distributions to do predictions and then discuss the differences of the three priors suggested. / text

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第23367号 / 医博第4736号 / 新制||医||1051(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 森田 智視, 教授 川上 浩司, 教授 佐藤 俊哉 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

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By means of a Monte Carlo study, this paper investigates the relative performance of Listwise Deletion, the EM-algorithm and the default algorithm in the MICE-package for R (PMM) in estimating regression coefficients under a left truncated covariate with missing values. The intention is to investigate whether the three frequently used missing data techniques are robust against left truncation when missing values are MCAR or MAR. The results suggest that no technique is superior overall in all combinations of factors studied. The EM-algorithm is unaffected by left truncation under MCAR but negatively affected by strong left truncation under MAR. Compared to the default MICE-algorithm, the performance of EM is more stable across distributions and combinations of sample size and missing rate. The default MICE-algorithm is improved by left truncation but is sensitive to missingness pattern and missing rate. Compared to Listwise Deletion, the EM-algorithm is less robust against left truncation when missing values are MAR. However, the decline in performance of the EM-algorithm is not large enough for the algorithm to be completely outperformed by Listwise Deletion, especially not when the missing rate is moderate. Listwise Deletion might be robust against left truncation but is inefficient.

[pt] Construímos um algoritmo tipo EM para estimar os parâmetros por máxima verossimilhança. Os valores imputados são calculados pela média condicional sujeito a ser maior (ou menor) do que o valor observado. Como a estimação é por máxima verossimilhança, a matriz de informação permite o cálculo de intervalos de confiança para os parâmetros e para os valores imputados. Fizemos experiência com dados simulados e há também um estudo de dados reais (onde na verdade a hipótese de normalidade não se aplica). / [en] An EM algorithm was developed to parameter estimation of a multivariate truncate normal distribution. The multiple imputation is evaluated by the conditional expectation becoming the estimated values greater or lower than the observed value. The information matrix gives the confident interval to the parameter and values estimations. The proposed algorithm was tested with simulated and real data (where the normality is not followed).

[pt] A análise de demanda condicional (conditional demand analysis - CDA) é um método econométrico que, aplicado ao estudo do consumo residencial de energia elétrica, permite estimar a quantidade de energia consumida por diferentes aparelhos eletrodomésticos. Nessa tese, métodos bayesianos são utilizados na estimação dos modelos CDA. A restrição de não negatividade dos coeficientes de consumo de energia é incorporada ao modelo através do uso da densidade normal truncada como priori dos parâmetros. Como as densidades a posteriori resultantes também são truncadas, métodos de simulação estocástica cria cadeias de Markov são usados na estimação de tais densidades. O método desenvolvido é aplicado a um conjunto de dados fornecido pela LIGHT, uma das concessionárias de energia do estado do Rio de Janeiro, gerando as curvas de carga para diversos aparelhos. / [en] Conditional demand analysis (CDA) is an econometric method that, applied to studies of consumption of energy in the household sector, allows us to estimate the demand of energy for different appliances. In this thesis, the estimation of the CDA models is made in a Bayesian framework. The truncated normal distribution is used as a prior of the parameters, assuring their nonnegativity restrictions. Since the resulting posteriors are truncated distributions too, the Gibbs sampler is applied in the estimation of those densities. The results obtained are applied to a dataset obtained from LIGHT, one of the electricity utilities of Rio de Janeiro, in order to obtain some appliances load curves.

[pt] Inferência ecológica reúne o conjunto de procedimentos estatísticos para se prever dados desagregados quando só estão disponíveis dados agregados. Duas novas metodologias propostas recentemente vêm motivando novos desenvolvimentos na área: o modelo baseado na normal bivariada truncada (MNBT) e o modelo hierárquico binomial-beta (MHBB). A tese reavalia estas metodologias e explora implementações computacionais mais eficientes através do Algoritmo EM e uma de suas extensões, o Algoritmo ECM. Comparando-se com métodos de quase-Newton, uma versão estável, porém mais lenta, é obtida para implementação do MNBT e uma versão estável e mais rápida é obtida para o MHBB. Adicionalmente, as metodologias são comparadas em termos de suas capacidades preditivas através de um extenso experimento de Monte Carlo e da aplicação sobre bases de dados reais selecionadas. A superioridade do MNBT se evidencia na maioria dos casos. Problemas de modelagem do MHBB são corrigidos e é apontada uma limitação assintótica das previsões produzidas por este último. / [en] Ecological inference comprises the set of statistical procedures for the prediction of disaggegate data when data are available only in aggregate form. Two recently proposed approaches have motivated new developments in the field: the model based on a truncated bivariate normal (MNBT) and the hierchical binomial-beta model (MHBB). The thesis reevaluates these approaches and explores more efficient computational implementations via the EM Algorithm and one of its extensions, the ECM Algorithm. As compared to quasi-Newton algorithms, a stable yet slower version is obtained for the implementation of the MNBT, and a stable and faster version is obtained for the MHBB. The methodologies are compared in predictive terms by means of an extensive Monte Carlo experiment and of the application to real datasets. The superiority of the MNBT is evident in the majority of cases. Modeling mistakes of the MHBB are corrected and an asymptotic restriction of the predictions made with this model is pointed. / [es] La inferencia ecológica reúne un conjunto de procedimentos estatísticos para prever datos desagregados cuando solo están disponibles datos agregados. Dos nuevas metodologías propuestas recientemente han motivando nuevos desarrollos en el área: el modelo que tiene como base la normal bivariada truncada (MNBT) y el modelo jerárquico binomial- beta (MHBB). La tesis reevalúa estas metodologías y explora implementaciones computacionales más eficientes a través del Algoritmo EM y una de sus extensiones, el Algoritmo ECM. Estos métodos se comparan con métodos de quase- Newton. Se obtiene una versión estable aunque más lenta, para la implementación de MNBT y una versión estable y más rápida para el MHBB. Adicionalmente, se comparan las metodologías en función de sus capacidades predictivas a través de un extenso experimento de Monte Carlo. Em la mayor parte de los casos se observa superioridad del MHNBT. Se corrigen problemas de modelaje del MHBB apuntadando uma limitación asintótica de las previsiones producidas por este último.

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-04-05T14:28:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) dissertacao_Raphaela(CD).pdf: 1067677 bytes, checksum: 6d371901336a7515911aeffd9ee38c74 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-05T14:28:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) dissertacao_Raphaela(CD).pdf: 1067677 bytes, checksum: 6d371901336a7515911aeffd9ee38c74 (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 / CAPES / Este trabalho analisa propriedades da família de distribuições de probabilidade Composta N e propõe a sub-família Composta Poisson-Truncada como um meio de compor distribuições de probabilidade. Suas propriedades foram estudadas e uma nova distribuição foi investigada: a distribuição Composta Poisson-Truncada Normal. Esta distribuição possui três parâmetros e tem uma flexibilidade para modelar dados multimodais. Demonstramos que sua densidade é dada por uma mistura infinita de densidades normais em que os pesos são dados pela função de massa de probabilidade da Poisson-Truncada. Dentre as propriedades exploradas desta distribuição estão a função característica e expressões para o cálculo dos momentos. Foram analisados três métodos de estimação para os parâmetros da distribuição Composta Poisson-Truncada Normal, sendo eles, o método dos momentos, o da função característica empírica (FCE) e o método de máxima verossimilhança (MV) via algoritmo EM. Simulações comparando estes três métodos foram realizadas e, por fim, para ilustrar o potencial da distribuição proposta, resultados numéricos com modelagem de dados reais são apresentados. / This work analyzes properties of the Compound N family of probability distributions and proposes the sub-family Compound Poisson-Truncated as a means of composing probability distributions. Its properties were studied and a new distribution was investigated: the Compound Poisson-Truncated Normal distribution. This distribution has three parameters and has the flexibility to model multimodal data. We demonstrated that its density is given by an infinite mixture of normal densities where in the weights are given by the Poisson-Truncated probability mass function. Among the explored properties of this distribution are the characteristic function end expressions for the calculation of moments. Three estimation methods were analyzed for the parameters of the Compound Poisson-Truncated Normal distribution, namely, the method of moments, the empirical characteristic function (ECF) and the method of maximum likelihood (ML) by EM algorithm. Simulations comparing these three methods were performed and, finally, to illustrate the potential of the proposed distribution numerical results with real data modeling are presented.