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ベイズ情報量規準(BIC)とは

べいずじょうほうりょうきじゅんBayesian information criterion略語 BIC

別名:シュワルツ情報量規準、SIC、ベイズ情報量基準

  • シラバス 技術10
  • ◯×チェック3問
  • 練習問題3問

最終更新日:作成:ウカトレ編集部(AIで作成し、別のAIが一次資料と照合)人による確認:未出典

1行定義

ベイズ情報量規準(BIC)とは、モデルの当てはまりの良さに、パラメータ数とデータ数に応じた罰則を加えて、候補のモデルを比べるための指標のことです。

くわしく

ベイズ情報量規準(BIC)は、AICと同じく、候補のモデルから1つを選ぶための物差しです。1978年にSchwarz(シュワルツ)が発表したことから、シュワルツ情報量規準(SIC)とも呼ばれます。

式

BIC = −2 × 最大対数尤度 + パラメータ数 × log(データ数)

logは自然対数です。第1項はAICと同じで、当てはまりが良いほど小さくなります。違うのは第2項の罰則で、パラメータ数にデータ数の対数を掛けます。AICと同じく、値が最も小さいモデルを選びます。

AICとの違い

AICの罰則は2 × パラメータ数で、データ数によりません。BICでは、データ数をnとしてlog nが2を超えると、罰則がAICより重くなります。log 7≒1.95、log 8≒2.08なので、nが8以上ならBICの罰則のほうが重く、データが増えるほど差は開きます。

データ数1,000で、モデルAは最大対数尤度−500でパラメータ3個、モデルBは−494で6個だとします。AICはAが1000+6=1006、Bが988+12=1000で、Bが選ばれます。BICはlog 1000≒6.908なので、Aが約1020.7、Bが約1029.4となり、Aが選ばれます。このように、2つの規準で選ばれるモデルが食い違うことがあります。

Schwarzは論文の中で、どちらの規準も「モデル作りにおける節約の原理」を数式にしたものだと述べています。そのうえで、BICのほうがパラメータの少ないモデルに傾くとしています。

名前の「ベイズ」

名前は導き方に由来します。Schwarzは、ベイズの考え方で最も確からしいモデルを選ぶ手順を、データ数が大きいときの近似として求めました。近似の主要な項は事前分布によらないため、ベイズ統計を使わない場面でもそのまま使えます。

覚え方

「BICの罰則はlog(データ数)倍。データが多いほど単純なモデルを好む」と覚えます。

G検定での出題

出題のされ方

「−2×最大対数尤度+パラメータ数×log(データ数)」という式と、AICとの罰則の大きさの違い、どちらがより単純なモデルを選びやすいかが、正誤の判断や計算の形で問われます。

シラバスでは「ベイズ情報量規準(BIC)」と表記されています。

混同しやすい用語

用語意味
ベイズ情報量規準(BIC)このページの用語モデルの当てはまりの良さに、パラメータ数とデータ数に応じた罰則を加えて、候補のモデルを比べるための指標
赤池情報量規準(AIC)モデルのデータへの当てはまりの良さとパラメータ数の多さを1つの値にまとめ、候補のモデルを比べて選ぶための指標

◯×チェック

3問

次の文が正しいか、誤りかを選んでください。

  1. BICは名前に「ベイズ」とつくが、計算するときに事前分布を具体的に決める必要はない。

    答えを見る

    答え ◯ 正しい

    Schwarzは、ベイズの考え方でモデルを選ぶ手順を、データが多いときの近似として導きました。近似の主要な項は事前分布によらないため、事前分布を決めずに計算できます。

  2. データ数が100、パラメータ数が3のモデルでは、BICの罰則項を自然対数で計算すると約13.8になる。

    答えを見る

    答え ◯ 正しい

    罰則項はパラメータ数×log(データ数)です。log 100≒4.61なので、3×4.61≒13.8になります。

  3. BICは、学習に使わなかった検証用データでの誤差を測って計算する指標である。

    答えを見る

    答え × 誤り

    BICはAICと同じく、学習に使ったデータでの最大対数尤度と、パラメータ数、データ数から計算します。検証用データを別に用意するホールドアウト検証や交差検証とは、この点が異なります。

この用語の練習問題

3問
  1. #0032情報量規準とモデルの複雑さ難易度 応用・単一選択未回答
  2. #0161AICによるモデル選択の計算難易度 標準・単一選択未回答
  3. #0345AICとBICで選ぶモデルの違い難易度 応用・単一選択未回答

出典

作成:ウカトレ編集部(AIで作成し、別のAIが一次資料と照合)人による確認:未 最終確認日: 対応シラバス:シラバス第1.4版 技術10

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