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http://hdl.handle.net/11422/26981
| Type: | Tese |
| Title: | Mixed effects state-space models for longitudinal data with heavy tails |
| Author(s)/Inventor(s): | Hernandez Velasco, Lina Lucia |
| Advisor: | Abanto-Valle, Carlos Antonio |
| Abstract: | A abordagem dos modelos de espaço de estados com efeitos mistos (mixed effects state space models) herda o poder de modelagem dos modelos de espaço de estados para sistemas dinâmicos, bem como a ideia de efeitos aleatórios para estudos longitudinais. Embora essa classe de modelos possa ser aplicada em uma variedade de contextos, existem três suposições relacionadas à inferência estatística proposta para ela que limitam suas aplicações em potencial. Nesta tese, focamos em expandir as possibilidades desses modelos para considerar o uso de outras distribuições, além do caso normal, a fim de modelar a perturbação observacional da estrutura de espaço de estados. Especificamente, propomos usar distribuições dentro da família de misturas de escala normal, na qual encontramos distribuições apropriadas para modelar a presença de valores atípicos (outliers). Dessa forma, introduzimos os modelos de espaço de estados com efeitos mistos e erros de mistura de escala normal como uma classe mais ampla de modelos, onde a definição usual do modelo de espaço de estados com efeitos mistos é um caso especial. A inferência estatística para esta nova classe de modelos é desenvolvida sob uma perspectiva bayesiana, o que nos leva a propor algoritmos de Markov Chain Monte Carlo (MCMC) para a estimação de parâmetros e estados. Por meio de exercícios de simulação, investigamos as propriedades computacionais e de estimação dos modelos propostos. A proposta dos modelos de espaço de estados com efeitos mistos é motivada pela modelagem da dinâmica do HIV. Da mesma forma, esta tese se concentra em ilustrar a utilidade dos modelos propostos sendo aplicados nesse contexto. Além disso, propomos uma abordagem alternativa para implementar os modelos de espaço de estados com efeitos mistos e erros de mistura de escala normal para o caso da estrutura não linear da dinâmica do HIV, já que essa classe de modelos é restrita à modelagem de dinâmicas lineares. |
| Abstract: | The mixed effects state space models approach inherits the modelling power of state-space models for dynamic systems as well as the idea of random effects for longitudinal studies. Although this class of models can be applied in a variety of contexts, there are three assumptions related to the statistical inference proposed for it that limit its potential applications. In this thesis, we focus on expanding the possibilities of these models to consider the use of another distributions, beyond the normal case, in order to model the observational disturbance of the state space structure. Specifically, we propose to use distributions within the scale mixture of normal family in which we find appropriate distributions to model the presence of outliers. In this way, we introduce the mixed effects state space models with scale mixture of normal errors as a broader class of models whither the usual definition of the mixed effects state space model is a special case. Statistical inference for this new class of models is developed under a Bayesian perspective that leads us to propose Markov Chain Monte Carlo algorithms for parameters and states estimation. Through simulation exercises, we investigate computational and estimation properties of the proposed models. The proposal of the mixed effects state space models is motivated by the modelling of the HIV dynamics. Similarly, this thesis focuses on illustrating the usefulness of the proposed models being applied in this context. In addition, we propose an alternative approach to implement the mixed effects state space models with scale mixture normal errors for the case of the non-linear structure of HIV dynamics, since this class of models is restricted to modelling linear dynamics. |
| Keywords: | Inferência bayesiana Modelo de espaço de estados Mistura de escala de distribuições normais Bayesian inference State-space model Scale mixture of normal distributions |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::PROBABILIDADE E ESTATISTICA |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Estatística |
| Production unit: | Instituto de Matemática |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 9-Nov-2020 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | eng |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Appears in Collections: | Estatística |
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