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ベイズモデリングで
見る因子分析
広島大学大学院教育学研究科博士課程後期
難波修史 (なんばしゅうし)
心理学者のためのベイズ統計学:
モデリングの実際と,モデル選択・評価
2018年6月30日 (土)
2018年度広島ベイズ塾 第三回ワークショップ
WARNING
• 因子分析の詳細 (とくに数式的な詳細) につい
てはあまり立ち入りません。
• 本発表がベイズを自身の研究にどう活かすか、
について一助になれば幸いです。
自己紹介
•難波 修史(なんば しゅうし)
•広島大学大学院教育学研究科D3
•専門:感情と表情の対応、共感
•twitter:@NSushi
発表の目的
• 因子分析におけるベイズモデリングの
実践例を紹介
• 内受容感覚への気づきの尺度 (MAIA)
• ベイズの肝である事前分布の活用が
心理学にもたらす恩恵を示す
• Cross-loading
• 感度分析
• ロバスト因子分析
発表の概要
1.本発表でのデータ
2.因子分析とベイズ統計
3.事前分布を活用せよ!
― 厳しい事前分布をおけ!
― 過去の事前分布をおけ!
― ゆるい事前分布をおけ!
4.結論
1.本発表でのデータ
Multidimensional Assessment of
Interoceptive Awareness
(MAIA: Mehling et al., 2012)
• 内受容感覚への気づきを測定(32項目8因子)
• 今回のデータ=後半の6項目のみ使用
庄子 雅保・大野誠士・Beate M. Herbert・Wolf E.Mehling (2014:日本語版作成)
https://www.osher.ucsf.edu/wp-content/uploads/2012/10/MAIA_Japanese.pdf
身体傾聴
(Body Listening: BL)
身体信頼
(Trusting: T)
因子分析
• 観測された変数 ( ) から潜在的な変数 ( ) を
探り出す多変量解析手法の一つ
• 質問紙に対して適用される解析手法
• 詳しくはググるなり本読むなりしてください
BL1
BL3
BL2身体傾聴
e1
e2
e3
誤差項
理論ベースのMAIA
• 既存の仮説 (理論) が,観測データに当て
はまるかどうかを見る確証的因子分析
世界中でMAIAが利用される
(see https://www.osher.ucsf.edu/maia/)
MAIAで測定される心理
概念の重要性に注目
※確認的因子分析・検証的因子分析ともいう
確証的因子分析 (CFA)
• 因子構造についての仮説があり、それが実際の
観測データに当てはまるかを検証する因子分析
BL1
BL3
BL2
T1
T3
T2
身体傾聴
身体信頼
e1
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誤差項
確証的因子分析 (CFA)
• 因子構造についての仮説があり、それが実際の
観測データに当てはまるかを検証する因子分析
BL1
BL3
BL2
T1
T3
T2
身体傾聴
身体信頼
e1
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e3
e4
e5
e6
誤差項
今回はMAIA×確証的因子分析に
ベイズを適用する実践例を紹介!
2.因子分析とベイズ統計
Google 先生!!!
結論:ベイズじゃなくてよくね?
※探索的因子分析=
データから因子構造を探る解析
ベイズ統計の利点 (因子分析での
パラメータ推定を正規分布の漸近論のみ
に依存する必要がなくなるなどの計算的
利点(Muthén & Asparouhov, 2012)
事前分布をうまく活用することで、複雑
なモデルの検討や収束的な問題を解決で
きる (Merkle & Rosseel, 2018)
1.
2.
事前分布を活用する
• 探索的な場合にはベイズモデリングであ
る利点は少ないかも…? (kosugitti, 2014)
• MAIA: 提案された因子構造が重要
• CFA:データを用いて理論の検証を行う
• ベイズ統計:事前分布を活用することで
自由なモデルを表現できる
我々はどうすればよいのか
本発表では事前分布を活用した因子分析
について3つの実践例を紹介します。
3.事前分布を活用せよ!
ー 厳しい事前分布をおけ!
ー 過去の事前分布をおけ!
ー ゆるい事前分布をおけ!
確証的
因子分析
(CFA)
• 既存の因子構造が観測データにFitするかを検
討するモデル
• 各項目がたった一つの因子と結びつい
ているという非現実的な制約 (e.g., 身体
傾聴に対するT1の負荷量は“0”: Muthén &
Asparouhov, 2012)
探索的
因子分析
(EFA)
• 因子を探索的に検討するモデル
• 多くの場合データドリブンなプロセス
(+各研究の因子数・回転方法) によって
「一つの質問紙に研究ごとの構造」が
提案されるなどの混乱が生じうる
※実際の例 (MAIA):Mehrling et al., (2012) に対してGim et al. (2016)
理論的な仮定をベースにしつつ
各因子と項目の間にも関連を許容した
因子分析があればいいのに…
Cross-loadingモデル
= 分散の小さな0の正
規分布を理論的に関連
のない負荷量に設定
CFAとEFAのちょうど中間にあるような
因子分析を実現可能になる
Normal(0, 0.02)
実際の例 using blavaan
• 6項目2因子のMAIAに対して
• 情報量規準:
CFA ≦ CFA with cross-loading
※32項目8因子だとCLが支持される
3.事前分布を活用せよ!
ー 厳しい事前分布をおけ!
ー 過去の事前分布をおけ!
ー ゆるい事前分布をおけ!
ベイズをやると出会う疑問
• ベイズ統計使ってる論文も事前分布の情報が
不十分な研究が多い (van de Schoot et al., 2017)
• 複数の事前分布で感度分析をしたほうがよい
• 先行研究の結果を加味した解析がしたい
「主観的な事前分布 (Informative prior)」
とやらは具体的にどう設定すればいい?
情報付きの事前分布
= 複数の事前分布で感度分析を
行うプロセスを説明する研究
要約: この領域におけるKen (著者の一人)
の経験に基づいて事前分布を設定した
(Dunson et al. 2005)
めっちゃ恣意的やん
先行研究から導く
• https://www.osher.ucsf.edu/maia/ より
• 各国のValidationから主観的事前分布を作成:
• BL_切片: 1.99 (1.13) ~ 3.50 (0.87)
• T_切片: 3.11 (1.28) ~ 4.13 (0.74)
• BL*T_相関: 0.28-0.78
• Loading_負荷量: 0.68-0.96
blavaanにおける
負荷量の事前分布:
Normal (0, 100)
先行研究から難波
が提案する負荷量
の事前分布:
Normal (0.75, 2)
※分散はあえて少し大きめに設定
感度分析の結果 (N = 70)
無情報 (blavaan default)
情報あり 情報ありの場合で情報量規準△
無情報 (blavaan default)
情報あり
BL*T_相関
あまり変化はない結果に
感度分析の利点
• 結果の頑健性を確認できる(e.g., データ
と先行研究に乖離が見られる場合に、情報
無し・有りで事前分布を検討できる)
• 特にサンプルサイズが小さい場合に重要と
なる(van Erp et al. 2017)
3.事前分布を活用せよ!
ー 厳しい事前分布をおけ!
ー 過去の事前分布をおけ!
ー ゆるい事前分布をおけ!
名著いわく
t分布は外れ値に
頑健な分布だよ!
(16章参照)
自由度で幅を
操作できる分布
https://onlinecourses.science.psu.edu/stat414/node/175/
ロバストな因子分析
• 因子得点や誤差にt分布を仮定する
⇒ よりロバストな因子分析を実現
※ロバスト=外れ値に強い、という意味で
実際の例
• 情報量規準 (DIC) の結果
普通の因子分析 (JAGS記法) ロバスト因子分析 (JAGS記法)
※単純化のため1因子の例です
普通の因子分析
ロバスト因子分析
さらなる拡張性も…
• ここまでの話は当然、共分散構造分析
(SEM) にも適用可能 (Merkle et al., 2018)
• Cross-loadingで
設定した負荷量は
リッジよりの設定、
二重指数分布に
よってラッソより
の設定も可能
4.結論
結論
• 厳しい事前分布
• 過去の事前分布
• ゆるい事前分布
Cross-Loading model
事前分布による感度分析
ロバストな因子分析
事前分布を活用することで
様々なアプローチが可能になる!
ベイズで因子分析する意義
• メリット
事前分布を用いないとできない解析ができる
拡張可能性が高い(Cross-loadingで二重指数
分布を活用する、スパース因子分析など)
• デメリット
「ちょっとあれ試してみようかな!」という
思い付きを試すには計算がおっそい!!!
べいずもいいけど
まぁ場合によるよね
ナンバイキン
Appendix
主な参考資料①
• Jacobucci, R., & Grimm, K. J. (2018). Comparison
of Frequentist and Bayesian Regularization in
Structural Equation Modeling. Structural Equation
Modeling: A Multidisciplinary Journal, 1-11.
• Mehling, W. E., Price, C., Daubenmier, J. J., Acree, M.,
Bartmess, E., & Stewart, A. (2012). The
multidimensional assessment of interoceptive
awareness (MAIA). PloS one, 7(11), e48230.
• Merkle, E. C., & Rosseel, Y. (2015). blavaan: Bayesian
structural equation models via parameter
expansion. arXiv preprint arXiv:1511.05604.
主な参考資料②
• Muthén, B., & Asparouhov, T. (2012). Bayesian
structural equation modeling: A more flexible
representation of substantive theory. Psychological
methods, 17(3), 313.
• van de Schoot, R., Winter, S. D., Ryan, O.,
Zondervan-Zwijnenburg, M., & Depaoli, S. (2017).
A systematic review of Bayesian articles in
psychology: The last 25 years. Psychological
Methods, 22(2), 217.
• van Erp, S., Mulder, J., & Oberski, D. L. (2017). Prior
Sensitivity Analysis in Default Bayesian Structural
Equation Modeling.

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