[論文レビュー] Is non-informative Bayesian analysis appropriate for wildlife management: survival of San Joaquin Kit Fox and declines in amphibian populations

Subhash R. Lele|arXiv (Cornell University)|Feb 2, 2015

Wildlife Ecology and Conservation参考文献 11被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、野生生物管理におけるベイジアン階層モデルにおける非情報的（曖昧な）事前分布の使用を批判し、サンホアキン・キットフォックスの生存率と両生類の個体群減少を対象とした事例研究を通じて、このような事前分布が推論および管理意思決定に不適切に影響を与える可能性があることを示している。著者らは、曖昧な事前分布が客観的でも中立的でもないと主張し、個体群の存続可能性および生息率分析における信頼性を高めるために、情報に基づいた事前分布の採用を提唱している。

ABSTRACT

Computational convenience has led to widespread use of Bayesian inference with vague or flat priors to analyze state-space models in ecology. Vague priors are claimed to be objective and to let the data speak. Neither of these claims is valid. Statisticians have criticized the use of vague priors from philosophical to computational to pragmatic reasons. Ecologists, however, dismiss such criticisms as empty philosophical wonderings with no practical implications. We illustrate that use of vague priors in population viability analysis and occupancy models can have significant impact on the analysis and can lead to strikingly different managerial decisions. Given the wide spread applicability of the hierarchical models and uncritical use of non-informative Bayesian analysis in ecology, researchers should be cautious about using the vague priors as a default choice in practical situations.

研究の動機と目的

• ベイジアン解析における非情報的事前分布が客観的であり、データが自由に語るのを許容するという広く一般的な仮定に挑戦すること。
• 曖昧な事前分布が生態学的個体群モデルにおける推論および管理意思決定に顕著に影響を与えることの実証。
• 野生生物保護に用いられる階層モデルにおける非情報的事前分布の使用がもたらす実用的影響の強調。
• 生態学者がデフォルトの非情報的事前分布から脱却し、より科学的根拠に基づいた情報的事前分布を採用するよう促すこと。

提案手法

• 本研究は、サンホアキン・キットフォックスおよび両生類の個体群を対象とした2つの生態学的事例研究の生存率および生息率データを分析するため、階層的状態空間モデルを用いる。
• 非情報的（平坦な）事前分布を用いたベイジアン推論の結果と、弱情報的または経験的根拠に基づく事前分布を用いた結果を比較する。
• 事前分布の指定に応じた後方分布および管理意思決定の感度を評価する。
• シミュレーションおよび実データの応用を含め、事前分布の選択がパラメータ推定値および予測結果に与える影響を説明する。
• 事前分布の影響を評価するため、事前予測チェックおよび感度分析の使用を強調する。
• フレームワークは、保全生態学で一般的な個体群存続可能性分析および生息率モデリングに適用される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非情報的事前分布は、サンホアキン・キットフォックスの個体群存続可能性分析におけるパラメータ推定にどのように影響を与えるか？
• RQ2 曖昧な事前分布は、生息率モデルにおける両生類の個体群減少に関する結論をどの程度変化させるか？
• RQ3 同一のデータに対して非情報的事前分布を用いることで、野生生物管理の意思決定が異なる結果をもたらす可能性はあるか？
• RQ4 情報的事前分布に置き換えた場合、後方分布および予測区間はどのように変化するか？
• RQ5 事前分布の選択が、保全政策および生態学的推論にどのような実用的影響をもたらすか？

主な発見

• 非情報的事前分布は、キットフォックスおよび両生類の事例研究の両方において、同一のデータにもかかわらず後方分布に顕著な影響を与えることが判明した。
• 曖昧な事前分布の使用は、生息率モデルにおける生存確率および検出確率の過信または誤解を招く推定値をもたらした。
• 非情報的事前分布を弱情報的または経験的根拠に基づくものに置き換えたことで、保護対策の実施有無といった管理意思決定が変化した。
• 本研究は、非情報的事前分布が、生態学的推論に意図しないバイアスをもたらす可能性があるため、客観的ではないことを示している。
• 感度分析により、後方結果が事前分布の指定に極めて敏感であることが判明し、特にサンプル数が少なく、データが希薄な状況で顕著であった。
• 著者らは、非情報的事前分布を生態学的モデリングのデフォルトとして使用すべきでないと結論づけている。これは、結果に顕著な影響を与えるからである。