Stan (software) - Stan (software)

Stan
Původní autoři	Stan vývojový tým
První vydání	30. srpna 2012
Stabilní uvolnění	2.24 / srpen 2020
Úložiště	github.com/ stan-dev/ stan;
Napsáno	C ++
Operační systém	Unixový, Microsoft Windows, Mac OS X
Plošina	Intel x86 - 32bitový, x64
Typ	Statistický balíček
Licence	Nová licence BSD
webová stránka	mc-stan.org

Stan je pravděpodobnostní programovací jazyk pro statistická inference napsáno v C ++.^[1] Stanský jazyk se používá k určení (Bayesian) statistický model s imperativní program výpočet protokolu funkce hustoty pravděpodobnosti.^[1]

Stan má licenci pod licencí Nová licence BSD. Stan je pojmenován na počest Stanislaw Ulam, průkopník Metoda Monte Carlo.^[1]

Stan byl vytvořen vývojovým týmem složeným z 34 členů^[2] to zahrnuje Andrew Gelman, Bob Carpenter, Matt Hoffman a Daniel Lee.

Rozhraní

Samotný jazyk Stan je přístupný prostřednictvím několika rozhraní:

CmdStan - spustitelný příkazový řádek pro skořápka
RStan - integrace s R softwarové prostředí, udržovaný Andrew Gelman a kolegové
PyStan - integrace s Programovací jazyk Python
MatlabStan - integrace s MATLAB numerické výpočetní prostředí
Stan.jl - integrace s Programovací jazyk Julia
StataStan - integrace s Stata

Kromě toho jsou rozhraní vyšší úrovně poskytována s balíčky používajícími Stan jako backend, primárně v Jazyk R.^[3]:

rstanarm - poskytuje náhradu za časté modely poskytované základními R a lme4 pomocí syntaxe vzorce R.
brms - poskytuje širokou škálu lineárních a nelineárních modelů pomocí syntaxe vzorce R ^[4]
blavaan - poskytuje latentní proměnné modely, včetně konfirmační faktorové analýzy, modely strukturálních rovnic a modely latentní růstové křivky
prorok - poskytuje předpovědi časových řad

Algoritmy

Stan implementuje gradientní bázi Markovský řetězec Monte Carlo (MCMC) algoritmy pro Bayesiánský závěr, stochastické, založené na gradientu variační Bayesovské metody pro přibližnou Bayesiánskou inference a na základě gradientu optimalizace pro odhad maximální pravděpodobnosti.

Algoritmy MCMC:
- Vzorkovač bez otočení^[1]^[5] (NUTS), varianta HMC a Stanův výchozí MCMC motor
- Hamiltonské Monte Carlo
Variační algoritmy odvození:
- Variační odvození černé skříňky^[6]
Optimalizační algoritmy:
- BFGS s omezenou pamětí (Stanův výchozí optimalizační algoritmus)
- Algoritmus Broyden – Fletcher – Goldfarb – Shanno
- Laplaceova metoda pro klasické standardní odhady chyb a přibližné Bayesovské zadní strany

Automatická diferenciace

Stan implementuje reverzní režim automatické rozlišení k výpočtu gradientů modelu, které jsou vyžadovány HMC, NUTS, L-BFGS, BFGS a variační inferencí.^[1] Automatickou diferenciaci v rámci Stan lze použít mimo pravděpodobnostní programovací jazyk.

Používání

Stan se používá v oborech včetně společenských věd,^[7] farmaceutické statistiky,^[8] průzkum trhu,^[9] a lékařské zobrazování.^[10]

Reference

^ ^A ^b ^C ^d ^E Stan vývojový tým. 2015. Uživatelská příručka a referenční příručka pro modelářský jazyk Stan, verze 2.9.0
^ "Vývojářský tým". stan-dev.github.io. Citováno 2018-07-25.
^ Gabry, Jonah. „Současný stav ekosystému Stan v R“. Statistické modelování, kauzální inference a sociální vědy. Citováno 25. srpna 2020.
^ https://cran.r-project.org/web/packages/brms/index.html
^ Hoffman, Matthew D .; Gelman, Andrew (duben 2014). „Sampler No-U-Turn: Adaptivně nastavování délek cest v Hamiltonian Monte Carlo“. Journal of Machine Learning Research. 15: str. 1593–1623.
^ Kucukelbir, Alp; Ranganath, Rajesh; Blei, David M. (červen 2015). Msgstr "Automatická variační inference ve Stan". 1506 (3431). arXiv:1506.03431. Bibcode:2015arXiv150603431K. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
^ Goodrich, Benjamin King, Wawro, Gregory and Katznelson, Ira, Designing Quantitative Historical Social Enquiry: An Introduction to Stan (2012). Dokument o výročním zasedání APSA 2012. Dostupné v SSRN 2105531
^ Natanegara, Fanni; Neuenschwander, Beat; Seaman, John W .; Kinnersley, Nelson; Heilmann, Cory R .; Ohlssen, David; Rochester, George (2013). „Současný stav Bayesianských metod ve vývoji léčivých přípravků: výsledky průzkumu a doporučení DES Bayesian Scientific Working Group“. Farmaceutická statistika. 13 (1): 3–12. doi:10,1002 / sst. 1595. ISSN 1539-1612. PMID 24027093.
^ No tak, Elea. „Použití Stanu k odhadu hierarchických Bayesových modelů“. Citováno 19. března 2019.
^ Gordon, GSD; Joseph, J; Alcolea, MP; Sawyer, T; Macfaden, AJ; Williams, C; Fitzpatrick, CRM; Jones, PH; di Pietro, M; Fitzgerald, RC; Wilkinson, TD; Bohndiek, SE (2018). "Kvantitativní fáze a polarizační endoskopie aplikovaná na detekci časné jícnové tumourigeneze". arXiv:1811.03977 [fyzika.med-ph ].

Další čtení

Bob, Carpenter; Andrew, Gelman; Matthew, Hoffman; Daniel, Lee; Ben, Goodrich; Michael, Betancourt; Marcus, Brubaker; Jiqiang, Guo; Peter, Li; Allen, Riddell (2017). „Stan: Pravděpodobný programovací jazyk“. Žurnál statistického softwaru. 76 (1): 1–32. doi:10.18637 / jss.v076.i01. ISSN 1548-7660.
Gelman, Andrew, Daniel Lee a Jiqiang Guo (2015). Stan: Pravděpodobnostní programovací jazyk pro Bayesiánskou inferenci a optimalizaci, Journal of Educational and Behavioral Statistics.
Hoffman, Matthew D., Bob Carpenter a Andrew Gelman (2012). Stan, škálovatelný software pro Bayesovské modelování, Sborník workshopů NIPS o pravděpodobnostním programování.

externí odkazy

Stan webové stránky
Stan zdroj, a Git úložiště hostované na GitHub

[Stan2015-1] A ^b ^C ^d ^E Stan vývojový tým. 2015. Uživatelská příručka a referenční příručka pro modelářský jazyk Stan, verze 2.9.0

[2] "Vývojářský tým". stan-dev.github.io. Citováno 2018-07-25.

[3] Gabry, Jonah. „Současný stav ekosystému Stan v R“. Statistické modelování, kauzální inference a sociální vědy. Citováno 25. srpna 2020.

[4] ttps://cran.r-project.org/web/packages/brms/index.html

[NUTS2014-5] Hoffman, Matthew D .; Gelman, Andrew (duben 2014). „Sampler No-U-Turn: Adaptivně nastavování délek cest v Hamiltonian Monte Carlo“. Journal of Machine Learning Research. 15: str. 1593–1623.

[kucukelbir20153-6] Kucukelbir, Alp; Ranganath, Rajesh; Blei, David M. (červen 2015). Msgstr "Automatická variační inference ve Stan". 1506 (3431). arXiv:1506.03431. Bibcode:2015arXiv150603431K. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)

[7] Goodrich, Benjamin King, Wawro, Gregory and Katznelson, Ira, Designing Quantitative Historical Social Enquiry: An Introduction to Stan (2012). Dokument o výročním zasedání APSA 2012. Dostupné v SSRN 2105531

[8] Natanegara, Fanni; Neuenschwander, Beat; Seaman, John W .; Kinnersley, Nelson; Heilmann, Cory R .; Ohlssen, David; Rochester, George (2013). „Současný stav Bayesianských metod ve vývoji léčivých přípravků: výsledky průzkumu a doporučení DES Bayesian Scientific Working Group“. Farmaceutická statistika. 13 (1): 3–12. doi:10,1002 / sst. 1595. ISSN 1539-1612. PMID 24027093.

[9] No tak, Elea. „Použití Stanu k odhadu hierarchických Bayesových modelů“. Citováno 19. března 2019.

[pmid27279676-10] Gordon, GSD; Joseph, J; Alcolea, MP; Sawyer, T; Macfaden, AJ; Williams, C; Fitzpatrick, CRM; Jones, PH; di Pietro, M; Fitzgerald, RC; Wilkinson, TD; Bohndiek, SE (2018). "Kvantitativní fáze a polarizační endoskopie aplikovaná na detekci časné jícnové tumourigeneze". arXiv:1811.03977 [fyzika.med-ph ].

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]