Network models are useful tools for modelling complex associations. If a Gaussian graphical model is assumed, conditional independence is determined by the non-zero entries of the inverse covariance (precision) matrix of the data. The Bayesian graphical horseshoe estimator provides a robust and flexible framework for precision matrix inference, as it introduces local, edge-specific parameters which prevent over-shrinkage of non-zero off-diagonal elements. However, for many applications such as statistical omics, the current implementation based on Gibbs sampling becomes computationally inefficient or even unfeasible in high dimensions. Moreover, the graphical horseshoe has only been formulated for a single network, whereas interest has grown in the network analysis of multiple data sets that might share common structures. We propose (i) a scalable expectation conditional maximisation (ECM) algorithm for obtaining the posterior mode of the precision matrix in the graphical horseshoe, and (ii) a novel joint graphical horseshoe estimator, which borrows information across multiple related networks to improve estimation. We show, on both simulated and real omics data, that our single-network ECM approach is more scalable than the existing graphical horseshoe Gibbs implementation, while achieving the same level of accuracy. We also show that our joint-network proposal successfully leverages shared edge-specific information between networks while still retaining differences, outperforming state-of-the-art methods at any level of network similarity.


翻译:网络模型是建模复杂关联的有效工具。若假定高斯图模型,条件独立性由数据协方差逆矩阵(精度矩阵)的非零元素决定。贝叶斯图形马靴估计器通过引入局部边特定参数,可防止非对角线非零元素的过度收缩,为精度矩阵推断提供了稳健且灵活的框架。然而,在统计组学等应用中,基于吉布斯采样的现有实现在高维场景下计算效率低下甚至不可行。此外,图形马靴方法仅针对单一网络设计,而当前对可能共享共同结构的多个数据集的网络分析需求日益增长。我们提出:(i)一种可扩展的期望条件最大化(ECM)算法,用于获取图形马靴模型中精度矩阵的后验众数;(ii)一种新型联合图形马靴估计器,通过跨多个相关网络借力信息以改进估计。基于模拟数据和真实组学数据的实验表明,我们的单网络ECM方法在达到相同精度水平的同时,比现有图形马靴吉布斯实现具有更高可扩展性。我们还证明,联合网络方案成功利用了网络间共享的边特定信息,同时保留差异,在所有网络相似度水平上均优于现有最优方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

【图神经网络导论】Intro to Graph Neural Networks,176页ppt
专知会员服务
129+阅读 · 2021年6月4日
专知会员服务
45+阅读 · 2020年12月18日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月1日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月31日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
VIP会员
最新内容
乌克兰纵深打击如何重塑俄罗斯的战略选择
专知会员服务
1+阅读 · 今天12:25
俄乌战争中关于中程打击无人机部署的经验启示
专知会员服务
0+阅读 · 今天12:08
《基于强化学习的自动化红队测试》
专知会员服务
4+阅读 · 7月23日
伊朗不对称防空战略的演进
专知会员服务
4+阅读 · 7月23日
对抗环境下超视距目标打击的情报支援
专知会员服务
10+阅读 · 7月22日
相关VIP内容
【图神经网络导论】Intro to Graph Neural Networks,176页ppt
专知会员服务
129+阅读 · 2021年6月4日
专知会员服务
45+阅读 · 2020年12月18日
相关资讯
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
5+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员