• 제목/요약/키워드: Bayesian change point analysis

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Comparative analysis of Bayesian and maximum likelihood estimators in change point problems with Poisson process

  • Kitabo, Cheru Atsmegiorgis;Kim, Jong Tae
    • Journal of the Korean Data and Information Science Society
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    • 제26권1호
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    • pp.261-269
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    • 2015
  • Nowadays the application of change point analysis has been indispensable in a wide range of areas such as quality control, finance, environmetrics, medicine, geographics, and engineering. Identification of times where process changes would help minimize the consequences that might happen afterwards. The main objective of this paper is to compare the change-point detection capabilities of Bayesian estimate and maximum likelihood estimate. We applied Bayesian and maximum likelihood techniques to formulate change points having a step change and multiple number of change points in a Poisson rate. After a signal from c-chart and Poisson cumulative sum control charts have been detected, Monte Carlo simulation has been applied to investigate the performance of Bayesian and maximum likelihood estimation. Change point detection capacities of Bayesian and maximum likelihood estimation techniques have been investigated through simulation. It has been found that the Bayesian estimates outperforms standard control charts well specially when there exists a small to medium size of step change. Moreover, it performs convincingly well in comparison with the maximum like-lihood estimator and remains good choice specially in confidence interval statistical inference.

석유공급교란에 대한 변화점 분석 및 분포 추정 : 베이지안 접근 (A Change-Point Analysis of Oil Supply Disruption : Bayesian Approach)

  • 박천건;이성수
    • 품질경영학회지
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    • 제35권4호
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    • pp.159-165
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    • 2007
  • Using statistical methods a change-point analysis of oil supply disruption is conducted. The statistical distribution of oil supply disruption is a weibull distribution. The detection of the change-point is applied to Bayesian method and weibull parameters are estimated through Markov chain monte carlo and parameter approach. The statistical approaches to the estimation for the change-point and weibull parameters is implemented with the sets of simulated and real data with small sizes of samples.

정규확률변수 관측치열에 대한 베이지안 변화점 분석 : 서울지역 겨울철 평균기온 자료에의 적용 (Bayesian Change Point Analysis for a Sequence of Normal Observations: Application to the Winter Average Temperature in Seoul)

  • 김경숙;손영숙
    • 응용통계연구
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    • 제17권2호
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    • pp.281-301
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    • 2004
  • 본 논문에서는 일변량 정규분포를 따르는 확률변수의 관측치열에 대한 변화점 문제(change point problem)를 고찰한다. 변화점의 존재유무, 그리고 만일 변화점이 존재한다면 어떠한 유형으로 발생했는지 즉, 변화점 발생 이후로 평균만 변화, 분산만 변화, 또는 평균과 분산 모두가 변화했는지를 밝힌다. 가능한 여러 유형의 변화모형들 가운데 최적의 모형을 선택하기 위해 베이지안 모형선택 기법을 이용하고, 선택된 모형에 내재된 모수를 추정 하기 위해 메트로폴리스-혜스팅스 알고리 즘을 포함한 깁스샘플링 을 이용한다. 이러한 방법론은 모의실험을 통해 검토되고, 또한 서울지역의 겨울철 평균기온 자료에 적용된다.

부적합률의 다중변화점분석을 위한 베이지안절차 (Bayesian Procedure for the Multiple Change Point Analysis of Fraction Nonconforming)

  • 김경숙;김희정;박정수;손영숙
    • 한국품질경영학회:학술대회논문집
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    • 한국품질경영학회 2006년도 춘계학술대회
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    • pp.319-324
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    • 2006
  • In this paper, we propose Bayesian procedure for the multiple change points analysis in a sequence of fractions nonconforming. We first compute the Bayes factor for detecting the existence of no change, a single change or multiple changes. The Gibbs sampler with the Metropolis-Hastings subchain is run to estimate parameters of the change point model, once the number of change points is identified. Finally, we apply the results developed in this paper to both a real and simulated data.

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Bayesian Analysis for Multiple Change-point hazard Rate Models

  • Jeong, Kwangmo
    • Communications for Statistical Applications and Methods
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    • 제6권3호
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    • pp.801-812
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    • 1999
  • Change-point hazard rate models arise for example in applying "burn-in" techniques to screen defective items and in studing times until undesirable side effects occur in clinical trials. Sometimes in screening defectives it might be sensible to model two stages of burn-in. In a clinical trial there might be an initial hazard rate for a side effect which after a period of time changes to an intermediate hazard rate before settling into a long term hazard rate. In this paper we consider the multiple change points hazard rate model. The classical approach's asymptotics can be poor for the small to all moderate sample sizes often encountered in practice. We propose a Bayesian approach avoiding asymptotics to provide more reliable inference conditional only upon the data actually observed. The Bayesian models can be fitted using simulation methods. Model comparison is made using recently developed Bayesian model selection criteria. The above methodology is applied to a generated data and to a generated data and the Lawless(1982) failure times of electrical insulation.

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기후변화로 인한 청미천유역의 기상학적 위협요인 규명 (Identification of Meteorological Threats by Climate Change in the Cheongmicheon Basin)

  • 이철응;김상욱
    • 산업기술연구
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    • 제35권
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    • pp.23-30
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    • 2015
  • In recent, the various methods to predict the hydrological impacts due to climate change have been developed and applied. Especially, the variability of the meteorological factors such as rainfall, temperature, and evaporation can impact on the ecosystem in a basin. The variability caused by climate change on the meteorological factors can be divided by a gradual and abrupt change. Therefore, in this study, the gradual change is detected by simple linear regression and Mann-Kendall trend test. Also, the abrupt change is detected by Bayesian change point analysis. Finally, the result using these methods can identify the meteorological threats in the Cheongmicheon basin.

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장기 조위자료를 이용한 한반도 권역별 미래 해수면 상승 추정 (Estimation of the Regional Future Sea Level Rise Using Long-term Tidal Data in the Korean Peninsula)

  • 이철응;김상욱;이영섭
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제47권9호
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    • pp.753-766
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    • 2014
  • 본 논문에서는 기후변화로 인한 한반도 주요 권역에서의 미래 평균해수면 상승을 장기 조위자료를 사용하여 통계적으로 추정하는 연구를 수행하였다. 먼저 5개 조위 관측소로부터 얻어진 장기 조위자료에 대한 비모수적 경향성 검정인 Mann-Kendall 검정을 통해 관측된 자료의 경향성을 검정하였으며, 이를 보다 정량적으로 분석하기 위하여 Bayesian 변동점 분석 기법을 적용하였다. 특히 이 연구에서는 4개의 미래 평균해수면 상승 시나리오와 5개 관측소의 지역별 평균해수면 상승 자료를 결합시키기 위하여 변동점 분석결과를 활용하였다. 제안된 절차는 미래 평균해수면 상승 시나리오의 시작년도를 결정함에 있어 18.6년의 주기를 사용하지 않고 변동점 분석결과를 사용함으로써, 지역적 특성을 효과적으로 반영할 수 있도록 개선되었다. 변동점 분석결과를 사용하여 한반도의 권역별 미래 해수면상승을 분석한 결과, 제주 권역(제주 조위관측소)이 가장 뚜렷한 해수면 상승을 나타냈다. 서해안 권역(보령 조위관측소)과 남해안 권역(부산 조위관측소)에서는 두 번째로 높은 해수면 상승의 증가가 추정되었으며, 마지막으로 남해안 권역(여수 조위관측소)와 동해안 권역(속초 조위관측소)에서 가장 낮은 해수면 상승의 증가가 추정되었다.

Nonparametric Bayesian Multiple Change Point Problems

  • Kim, Chansoo;Younshik Chung
    • Journal of the Korean Statistical Society
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    • 제31권1호
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    • pp.1-16
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    • 2002
  • Since changepoint identification is important in many data analysis problem, we wish to make inference about the locations of one or more changepoints of the sequence. We consider the Bayesian nonparameteric inference for multiple changepoint problem using a Bayesian segmentation procedure proposed by Yang and Kuo (2000). A mixture of products of Dirichlet process is used as a prior distribution. To decide whether there exists a single change or not, our approach depends on nonparametric Bayesian Schwartz information criterion at each step. We discuss how to choose the precision parameter (total mass parameter) in nonparametric setting and show that the discreteness of the Dirichlet process prior can ha17e a large effect on the nonparametric Bayesian Schwartz information criterion and leads to conclusions that are very different results from reasonable parametric model. One example is proposed to show this effect.

유역단위에서의 연강수량의 변동점 분석을 위한 계층적 Bayesian 분석기법 개발 (A development of hierarchical bayesian model for changing point analysis at watershed scale)

  • 김진국;김진영;김윤희;권현한
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제50권2호
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    • pp.75-87
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    • 2017
  • 최근 기후변화에 따른 기상변동성 증가로 기존 한반도의 기상패턴과 다른 이상강우 현상이 증가하고 있다. 이상강우현상에 따른 수문패턴의 변화는 수자원 계획을 수립하는데 있어 불확실성을 가중시키기고 있다. 이러한 점에서 수문 시계열의 변화양상을 효과적으로 인지할 수 있으며, 유역단위에서 일관된 변화를 평가할 수 있는 변동점 분석 개발이 필요하다. 이에 본 연구에서는 기존 변동점 분석방법에 계층적 베이지안(Hierarchical Bayesian) 기법을 연계하여 유역단위에서 계층적 변동점 분석이 가능한 모형을 개발하였다. 우리나라에 40년 이상 관측된 기상청 강수자료를 활용하여 연강수량 자료를 구축하였으며, 본 연구를 통해 개발된 모형의 적합성을 평가하였다. 분석결과, 1990년대의 강수자료의 변화 양상을 정량적으로 확인할 수 있었으며, 과거에 비해 강수의 증가 특성을 확인할 수 있었다. 최종적으로 추정된 수문자료의 변화시점 전후의 재해석자료를 이용하여 한반도 주변의 강수량과 해수면기압의 Anomaly를 분석해본 결과 변동점을 기준으로 강수량과 해수면기압의 명확한 차이를 확인하였다.

강수지표의 시간에 따른 변화 조사 (Investigating Changes over Time of Precipitation Indicators)

  • 한봉구;정은성;이보람;성장현
    • 한국습지학회지
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    • 제15권2호
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    • pp.233-250
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    • 2013
  • 강수지표의 변화시점(change point) 분석을 이용하여 기후의 특성이 점진적 또는 급진적으로 변화하는지에 대하여 조사하였다. 강수지표를 크게 총량(amount), 극치(extremes)와 빈도(frequency)로 구분하였고, 각각의 지수를 RIA(Rainfall Index for Amount), RIE(Rainfall Index for Extremes)와 RIF(Rainfall Index for Frequency)로 정의하였다. 계산된 강수지표의 시간에 따른 변화를 알아보기 위하여 BCP(Bayesian Change Point)를 적용하였다. 분석 결과, 남한지역의 강수지표는 연 강우일수와 200년 빈도 확률 강수량을 제외하고는 모두 증가 하는 것으로 확인되었다. RIA는 울릉도 지점에서 변화지점의 유의성에 대해 매우 명확한 모습을 보였고 RIE는 제천, 서귀포와 구미 등에서 비교적 유의한 결과가 확인되었다. 또한, 1990년대 이후에 변동지점의 개수가 증가하고 있으며, 변동지점의 횡적인 폭 또한 비교적 넓어지고 있었다. 이러한 사실에 근거하여 볼 때 강수에 대한 정상성 가정에 대한 재고가 필요하리라 판단되었다.