The study of dependence between random variables under external influences is a challenging problem in multivariate analysis. We address this by proposing a novel semi-parametric approach for conditional copula models using Bayesian additive regression trees (BART) models. BART is becoming a popular approach in statistical modelling due to its simple ensemble type formulation complemented by its ability to provide inferential insights. Although BART allows us to model complex functional relationships, it tends to suffer from overfitting. In this article, we exploit a loss-based prior for the tree topology that is designed to reduce the tree complexity. In addition, we propose a novel adaptive Reversible Jump Markov Chain Monte Carlo algorithm that is ergodic in nature and requires very few assumptions allowing us to model complex and non-smooth likelihood functions with ease. Moreover, we show that our method can efficiently recover the true tree structure and approximate a complex conditional copula parameter, and that our adaptive routine can explore the true likelihood region under a sub-optimal proposal variance. Lastly, we provide case studies concerning the effect of gross domestic product on the dependence between the life expectancies and literacy rates of the male and female populations of different countries.


翻译:研究外部影响下随机变量间的相依性是多元分析中的一个挑战性问题。为此,我们提出了一种基于贝叶斯加性回归树(BART)模型的条件Copula半参数化新方法。BART凭借其简洁的集成型框架及提供推断洞察的能力,正成为统计建模中日益流行的方法。尽管BART能建模复杂函数关系,但易出现过拟合问题。本文采用一种基于损失函数的树拓扑先验分布,旨在降低树结构复杂度。此外,我们提出了一种新型自适应可逆跳转马尔可夫链蒙特卡洛算法,该算法本质上是遍历的,且仅需极少假设即可轻松建模复杂非光滑的似然函数。实验表明,我们的方法能有效还原真实树结构并逼近复杂条件Copula参数,且自适应算法能在次优提议方差下探索真实似然区域。最后,我们通过案例研究分析了国内生产总值对不同国家男女人群预期寿命与识字率间相依关系的影响。

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