Spline Gaussian Cluster-Weighted Models
Notice bibliographique
Résumé
Cluster-weighted models (CWMs) are a class of finite mixture models that jointly model the distribution of covariates and the conditional distribution of a response variable given those covariates. They are effective in uncovering latent subpopulations where both the marginal covariate structure and the regression relationship vary across clusters. However, standard Gaussian CWMs require specifying a parametric regression form within each cluster, limiting their ability to capture nonlinear relationships commonly observed in practice. To address this limitation, we propose a spline-based extension of the Gaussian CWM that uses B-spline functions to model the within-cluster regression structure. A roughness penalty on the spline coefficients is introduced to control smoothness and prevent overfitting, and this penalization is incorporated into estimation through a fully unsupervised Expectation-Maximization (EM) algorithm. The EM procedure updates spline coefficients via weighted penalized least squares while estimating variance and mixing proportions. In addition, we introduce a mixed-type kernel spline Gaussian CWM that extends the framework to datasets with both continuous and categorical covariates. Although not empirically evaluated here, the model is fully formulated, and an EM-based estimation scheme is provided. We evaluate the spline-based model using simulated and real datasets that capture a range of cluster-specific relationships with varying degrees of overlap and noise. The results indicate that polynomial Gaussian CWMs perform well when the regression structure is globally simple, such as in the Linear Crossover and the real NPreg dataset, where quadratic polynomials recover the generating form effectively. Spline Gaussian CWMs provide greater flexibility in settings with local nonlinearities, such as the Nonlinear Single and Double Crossover datasets, where they align better with the true group-wise regression functions. Penalized spline CWMs show the most stable performance, mitigating overfitting in challenging cases such as the Parallel and Half-Overlapping datasets, and offering improved classification accuracy relative to unpenalized splines. On fluctuating designs,spline-based approaches capture localized variation better than high-degree polynomials, which risk instability at boundaries. Overall, this thesis develops nonparametric extensions of Gaussian CWMs by integrating spline regression, penalization, and kernel-based methods. These extensions broaden the applicability of CWMs to complex data structures and provide a foundation for future work on mixed-type and nonparametric mixture modelling.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,006 | 0,017 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,003 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,004 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,006 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,009 | 0,003 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».