• 제목/요약/키워드: bias and mean squared error

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A FRAMEWORK TO UNDERSTAND THE ASYMPTOTIC PROPERTIES OF KRIGING AND SPLINES

  • Furrer Eva M.;Nychka Douglas W.
    • Journal of the Korean Statistical Society
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    • 제36권1호
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    • pp.57-76
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    • 2007
  • Kriging is a nonparametric regression method used in geostatistics for estimating curves and surfaces for spatial data. It may come as a surprise that the Kriging estimator, normally derived as the best linear unbiased estimator, is also the solution of a particular variational problem. Thus, Kriging estimators can also be interpreted as generalized smoothing splines where the roughness penalty is determined by the covariance function of a spatial process. We build off the early work by Silverman (1982, 1984) and the analysis by Cox (1983, 1984), Messer (1991), Messer and Goldstein (1993) and others and develop an equivalent kernel interpretation of geostatistical estimators. Given this connection we show how a given covariance function influences the bias and variance of the Kriging estimate as well as the mean squared prediction error. Some specific asymptotic results are given in one dimension for Matern covariances that have as their limit cubic smoothing splines.

반응표면방법론에서의 강건한 실험계획 (A Robust Design of Response Surface Methods)

  • 임용빈;오만숙
    • 응용통계연구
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    • 제15권2호
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    • pp.395-403
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    • 2002
  • 반응표면방법론에서의 세번째 단계에서는 일차모형이 가정되고, 반응표면의 곡선효과는 중앙점과 2수준 부분실시법에서의 실험을 통해서 검토된다. 참모형이 2차 모형인 경우를 가정하자. 최적실험계획을 선택하기 위해서 Box와 Draper(1959)는 관심영역에서 예측치 y(x)의 평균제곱오차를 적분한 값인 가중평균제곱오차(AMSE)를 최소화 시키는 최적실험계획 기준을 제안하였다. AMSE는 예측치의 가중분산과 가중제곱편의 량의 합으로 분할될 수 있다. AMSE는 실험계획 적률과 참모형의 회귀계수들의 값에 종속되어서 가중평균제곱오차를 최 소화하는 실험 계획을 찾기는 불가능하다. 실용적인 대안으로 Box와 Draper(1959)는 가중제곱편의 량을 최소화하는 실험계획을 제안했고, 이 실험계획의 상자점들이 중앙점을 향해서 축소됨을 보였다. 이 논문에서는 표준화된 회귀계수들의 값에 대해서 실험계획의 최소효율을 최대화하는 강건한 실험계획을 제안한다.

HadGEM3-RA 기후모델 일강우자료를 이용한 빈도해석 성능 평가 (Assessment of Frequency Analysis using Daily Rainfall Data of HadGEM3-RA Climate Model)

  • 김성훈;김한빈;정영훈;허준행
    • 한국습지학회지
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    • 제21권spc호
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    • pp.51-60
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    • 2019
  • 본 연구에서는 기후변화 시나리오 자료를 이용하여 지점빈도해석(At-site Frequency Analysis, AFA)과 지역빈도해석(Regional Frequency Analysis, RFA) 등을 수행하였고, Monte Carlo simulation을 통한 RRMSE(relative root mean squared error) 값을 비교·분석함으로써 각 빈도해석 방법에 따른 성능을 평가하고자 하였다. 확률강우량 산정을 위하여 기상청에서 국가표준시나리오로 제공하는 RCM(Regional Climate Model) 자료 중 하나인 HadGEM3-RA(12.5km) 기후모델 자료로부터 우리나라 615개 지점에 대한 일 강우 자료를 추출하였고, 자료의 편의보정(bias correction)과 공간상세화(spatial disaggregation)를 위하여 분위사상법(quantile mapping)과 역거리제곱법(inverse distance squared method)을 적용하였다. 분석 결과 지역빈도해석 방법이 지점빈도해석보다 정확하게 확률강우량을 산정하는 것으로 나타났으며, 이는 기후변화 시나리오 기반의 확률강우량 산정시 지역빈도해석의 결과가 보다 합리적인 전망 결과를 도출할 것으로 판단된다.

다중반응표면 최적화에서 가중평균제곱오차 최소화법을 위한 선호도사후제시법 (A Posterior Preference Articulation Method to the Weighted Mean Squared Error Minimization Approach in Multi-Response Surface Optimization)

  • 정인준
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제16권10호
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    • pp.7061-7070
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    • 2015
  • 다중반응표면 최적화는 다수의 반응변수(품질특성치)를 동시에 고려하여 최적의 입력변수 조건을 찾는 반응표면분석의 세부 분야이다. 가중평균제곱오차(Weighted Mean Squared Error, WMSE) 최소화법은 평균제곱오차의 두 구성 요소인 제곱편차와 분산에 가중치를 부여한 WMSE를 활용하는데, 반응변수별로 WMSE를 구하여 이들을 종합적으로 최소화한다. 지금까지 WMSE 최소화법과 관련하여 개발된 기법은 대부분 의사결정자의 선호도 정보를 문제풀이 이전에 결정할 것을 요구하는 선호도사전제시법에 해당된다. 그러나 현실적으로 의사결정자가 자신의 선호도 정보를 사전에 정확히 제공하는 것은 매우 어렵다. 본 논문에서는 이러한 한계점을 개선하기 위하여 WMSE 최소화를 위한 선호도사후제시법을 제안한다. 제안된 방법은 의사결정자의 선호도 정보 없이 다수의 비지배적해를 생성한 후, 의사결정자가 생성된 비지배해 중 최고선호해를 선택하는 단계로 진행된다. 제안된 방법은 의사결정자로 하여금 전체 해집합의 트레이드오프 관계를 보다 폭넓은 시각으로 이해한 후 선호도 정보를 제시할 수 있도록 함으로써, 의사결정자의 선호도에 부합하는 최고선호해를 효과적으로 도출할 수 있다.

Combined effect of glass and carbon fiber in asphalt concrete mix using computing techniques

  • Upadhya, Ankita;Thakur, M.S.;Sharma, Nitisha;Almohammed, Fadi H.;Sihag, Parveen
    • Advances in Computational Design
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    • 제7권3호
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    • pp.253-279
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    • 2022
  • This study investigated and predicted the Marshall stability of glass-fiber asphalt mix, carbon-fiber asphalt mix and glass-carbon-fiber asphalt (hybrid) mix by using machine learning techniques such as Artificial Neural Network (ANN), Support Vector Machine (SVM) and Random Forest(RF), The data was obtained from the experiments and the research articles. Assessment of results indicated that performance of the Artificial Neural Network (ANN) based model outperformed applied models in training and testing datasets with values of indices as; coefficient of correlation (CC) 0.8492 and 0.8234, mean absolute error (MAE) 2.0999 and 2.5408, root mean squared error (RMSE) 2.8541 and 3.3165, relative absolute error (RAE) 48.16% and 54.05%, relative squared error (RRSE) 53.14% and 57.39%, Willmott's index (WI) 0.7490 and 0.7011, Scattering index (SI) 0.4134 and 0.3702 and BIAS 0.3020 and 0.4300 for both training and testing stages respectively. The Taylor diagram also confirms that the ANN-based model outperforms the other models. Results of sensitivity analysis show that Carbon fiber has a major influence in predicting the Marshall stability. However, the carbon fiber (CF) followed by glass-carbon fiber (50GF:50CF) and the optimal combination CF + (50GF:50CF) are found to be most sensitive in predicting the Marshall stability of fibrous asphalt concrete.

A Generalized Ratio-cum-Product Estimator of Finite Population Mean in Stratified Random Sampling

  • Tailor, Rajesh;Sharma, Balkishan;Kim, Jong-Min
    • Communications for Statistical Applications and Methods
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    • 제18권1호
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    • pp.111-118
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    • 2011
  • This paper suggests a ratio-cum product estimator of a finite population mean using information on the coefficient of variation and the fcoefficient of kurtosis of auxiliary variate in stratified random sampling. Bias and MSE expressions of the suggested estimator are derived up to the first degree of approximation. The suggested estimator has been compared with the combined ratio estimator and several other estimators considered by Kadilar and Cingi (2003). In addition, an empirical study is also provided in support of theoretical findings.

쌍대반응표면 최적화에서 편차와 분산의 가중치 결정에 관한 연구 (Determining the Relative Weights of Bias and Variance in Dual Response Surface Optimization)

  • 정인준;김광재;장수영
    • 한국경영과학회:학술대회논문집
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    • 대한산업공학회/한국경영과학회 2004년도 춘계공동학술대회 논문집
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    • pp.294-297
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    • 2004
  • Mean squared error (MSE) is an effective criterion to combine the mean and the standard deviation responses in dual response surface optimization. The bias and variance components of MSE need to be weighted properly in the given problem situation. This paper proposes a systematic method to determine the relative weights of bias and variance in accordance with a decision maker's prior and posterior preference structure.

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A study of glass and carbon fibers in FRAC utilizing machine learning approach

  • Ankita Upadhya;M. S. Thakur;Nitisha Sharma;Fadi H. Almohammed;Parveen Sihag
    • Advances in materials Research
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    • 제13권1호
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    • pp.63-86
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    • 2024
  • Asphalt concrete (AC), is a mixture of bitumen and aggregates, which is very sensitive in the design of flexible pavement. In this study, the Marshall stability of the glass and carbon fiber bituminous concrete was predicted by using Artificial Neural Network (ANN), Support Vector Machine (SVM), Random Forest (RF), and M5P Tree machine learning algorithms. To predict the Marshall stability, nine inputs parameters i.e., Bitumen, Glass and Carbon fibers mixed in 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, 0:100 percentage (designated as 100GF:0CF, 75GF:25CF, 50GF:50 CF, 25GF:75CF, 0GF:100CF), Bitumen grade (VG), Fiber length (FL), and Fiber diameter (FD) were utilized from the experimental and literary data. Seven statistical indices i.e., coefficient of correlation (CC), mean absolute error (MAE), root mean squared error (RMSE), relative absolute error (RAE), root relative squared error (RRSE), Scattering index (SI), and BIAS were applied to assess the effectiveness of the developed models. According to the performance evaluation results, Artificial neural network (ANN) was outperforming among other models with CC values as 0.9147 and 0.8648, MAE values as 1.3757 and 1.978, RMSE values as 1.843 and 2.6951, RAE values as 39.88 and 49.31, RRSE values as 40.62 and 50.50, SI values as 0.1379 and 0.2027 and BIAS value as -0.1 290 and -0.2357 in training and testing stage respectively. The Taylor diagram (testing stage) also confirmed that the ANN-based model outperforms the other models. Results of sensitivity analysis showed that the fiber length is the most influential in all nine input parameters whereas the fiber combination of 25GF:75CF was the most effective among all the fiber mixes in Marshall stability.

Families of Estimators of Finite Population Variance using a Random Non-Response in Survey Sampling

  • Singh, Housila P.;Tailor, Rajesh;Kim, Jong-Min;Singh, Sarjinder
    • 응용통계연구
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    • 제25권4호
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    • pp.681-695
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    • 2012
  • In this paper, a family of estimators for the finite population variance investigated by Srivastava and Jhajj (1980) is studied under two different situations of random non-response considered by Tracy and Osahan (1994). Asymptotic expressions for the biases and mean squared errors of members of the proposed family are obtained; in addition, an asymptotic optimum estimator(AOE) is also identified. Estimators suggested by Singh and Joarder (1998) are shown to be members of the proposed family. A correction to the Singh and Joarder (1998) results is also presented.

오차간의 상관관계를 이용하는 체계명중률 예측에 관한 연구 (A Study on Delivery Accuracy Using the Correlation between Errors)

  • 김현수;김건인;강환일
    • 문화기술의 융합
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    • 제4권3호
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    • pp.299-303
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    • 2018
  • 일반적으로 대공화기의 체계 명중률을 예측할 때 오차를 각각 고정편기, 가변편기 및 랜덤오차로 분류한 후 가변편기와 랜덤오차는 각 오차의 값의 제곱의 합의 제곱근으로 나타내고 고정편기의 경우는 오차의 합으로 나타낸다. 이때 각 오차의 단위 값의 변화에 관한 고각방향과 방위각 방향의 변위를 나타내는 변수가 가중치로 작용한다. 그리고 이 오차들을 이용하여 정규분포식의 적분을 통하여 체계 명중률을 예측한다. 본 논문에서는 오차의 상관관계를 고려하여 체계 명중률을 예측하는 방법을 제시한다. 본 접근법이 정밀한 체계 명중률을 예측하는데 도움이 된다는 것을 보인다.