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random regression model之ASReml V4篇

已有 4354 次阅读 2014-9-23 11:15 |个人分类:ASReml|系统分类:科研笔记| 随机回归

为何使用random regression(RR) model?举个简单的例子,当测量的次数为10时,直接使用US矩阵需要初始值为10*11/2=55个,而用pol(Age,2)来拟合的话,所需初始值为=(2+1)* (2+2)/2=6个,大大降低了参数数量,也使得ASReml运行更容易收敛。


现举个简单的例子,某物种,目标性状为壳长,分4个时间测定。对于不同时间测定时,ASReml分析时,一般不直接使用时间age,而是新增一个参数assess,其值为1,2,。。。,简单理解为测定次数,与时间对应。


对于测定时间或次数不超过4时,一般直接使用US model,反之,则使用RR model,后者可大大降低了模型参数,减少运算量,并使得模型容易收敛。RR model无法直接获得G矩阵,需要通过运行的结果,通过矩阵运算来获得,在ASReml win版本中,可以通过!pin功能来实现。


下面附上US model和RR model的分析代码。


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!NOGRAPH  !workspace 500 !rename !ARGS  6 #1 2 3 4 5
random regression analysis for longitudinal data
#animal,dam,sire,family_id,gender,assess,ag3,shell_length
#800001,947,408,201102081,F,1,6,26.77
#800001,947,408,201102081,F,2,18,NA
#800001,947,408,201102081,F,3,24,NA
#800001,947,408,201102081,F,4,30,80.17
 animal  !P      # 800001
 dam  !I #!p      # 947
 sire !I #!P      # 408
 family_id  !I      # 201102081
 gender  !A      # F
 assess *        # 4
 age        # 30
 shell_length        # 80.17
# Check/Correct these field definitions.
fam2011_ped.csv  !skip 1 !repeat !MAKE !ALPHA  !Groups 9
fam2011_trait_rr2.csv  !SKIP 1 !maxit 30 !extra 5 !MVINCLUDE !continue !AISING !FCON !dopart $1 
 
!part 1 # us model
shell_length !SIGMAPAR ~ assess -assess.gender !r us(assess).animal  !f mv
residual id(8001).diag(assess)
 
!part 6 # RR model, reduced fit2
shell_length !SIGMAPAR ~ assess -assess.gender !r us(pol(age,1)).animal !f mv
residual id(8001).diag(assess)
 
!pin !DEFINE
F V_6_6 5 6*-2 7*1     #  -1-1   -1*-1      # 8 V6
F V_618 5 6*-1          #  -1+0   -1*0      # 9 V618
F V1818 5               #   0+0     0*0     # 10 V18
F V_624 5 6*-0.5 7*-.5 #  -1+.5    -1*.5    # 11 V624
F V1824 5 6*0.5         #  0+.5     0*.5    # 12 V1824
F V2424 5 6    7*0.25  #  .5+.5    .5*.5    # 13 V24
F V_630 5      7*-1    #   -1+1     -1*1    # 14 V630
F V1830 5 6             #  0+1      0*1     # 15 V1830
F V2430 5 6*1.5 7*0.5  #  .5+1     .5*1     # 16 V2430
F V3030 5 6*2   7      #  1+1      1*1      # 17 V30
F P6 1 8    # 18
F P18 2 10  # 19
F P24 3 13  # 20
F P30 4 17  # 21
H H2_06 8 18
H H2_18 10 19
H H2_24 13 20
H H2_30 17 21
R R_618 8:10
R R_624 8 11 13
R R_630 8 14 17
R R_1824 10 12 13
R R_1830 10 15 17
R R_2430 13 16 17

模型6--RR model的运行结果.asr如下:

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        - - - Results from analysis of shell_length - - -
Akaike Information Criterion    93331.35 (assuming 7 parameters).
Bayesian Information Criterion  93388.65
 
Model_Term                             Sigma         Sigma   Sigma/SE   % C
id(8001).diag(assess)        32004 effects
assess                 DIAG_V    1   2.37043       2.37043      11.96   0 P
assess                 DIAG_V    2   10.9314       10.9314      45.60   0 P
assess                 DIAG_V    3   7.39985       7.39985      38.83   0 P
assess                 DIAG_V    4   10.3899       10.3899      35.53   0 P
us(pol(age,1)).animal        16430 effects
pol(age,1)              US_V  1  1   11.0905       11.0905      44.51   0 P
pol(age,1)              US_C  2  1   5.67169       5.67169      30.13   0 P
pol(age,1)              US_V  2  2   6.07165       6.07165      26.88   0 P
animal                 NRM    8215
Covariance/Variance/Correlation Matrix US us(pol(age,1)).anima
 11.09      0.6912  
 5.672       6.072


模型6--RR model的运行结果.res如下:

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=== === === === Residual statistics for RRmodel6.asr === === === ===
Notice: ASReml will have merged any design points closer than    0.002400
       Use !POLPOINTS 100000 on the data file line to increase the resolution.
pol(age,1) has            2  levels
       6.00000   1.00000  -1.00000
       7.20000   1.00000  -0.90000
       8.40000   1.00000  -0.80000
       9.60000   1.00000  -0.70000
      10.80000   1.00000  -0.60000
      12.00000   1.00000  -0.50000
      13.20000   1.00000  -0.40000
      14.40000   1.00000  -0.30000
      15.60000   1.00000  -0.20000
      16.80000   1.00000  -0.10000
      18.00000   1.00000  -0.00000
      19.20000   1.00000   0.10000
      20.40000   1.00000   0.20000
      21.60000   1.00000   0.30000
      22.80000   1.00000   0.40000
      24.00000   1.00000   0.50000
      25.20000   1.00000   0.60000
      26.40000   1.00000   0.70000
      27.60000   1.00000   0.80000
      28.80000   1.00000   0.90000
      30.00000   1.00000   1.00000

结合.asr中的随机回归系数方差协方差矩阵与 .res中的随机回归系数设计矩阵来计算G矩阵。然后通过!pin来实现计算。

结果在.pvc中,具体如下:

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ASReml 4.0 [01 Jan 2013] random regression analysis for lon
        RRModel6.pvc created 22 Jul 2014 17:11:55.609
 
        - - - Results from analysis of shell_length - - -
 
id(8001).diag(assess)        32004 effects
 1 assess                   2.37043        0.198196  
 2 assess                   10.9314        0.239724  
 3 assess                   7.39985        0.190570  
 4 assess                   10.3899        0.292426  
us(pol(age,1)).animal        16430 effects
 5 pol(age                  11.0905        0.249169  
 6 pol(age                  5.67169        0.188241  
 7 pol(age                  6.07165        0.225880  
animal                 NRM    8215
 8 V_6_6  5                  5.8188       0.38711  
 9 V_618  5                  5.4188       0.22224  
 10 V1818  5                  11.091       0.24916  
 11 V_624  5                  5.2188       0.21212  
 12 V1824  5                  13.926       0.30823  
 13 V2424  5                  18.280       0.40702  
 14 V_630  5                  5.0189       0.26674  
 15 V1830  5                  16.762       0.38163  
 16 V2430  5                  22.634       0.51650  
 17 V3030  5                  28.506       0.66620  
 18 P6  1                     8.1892       0.23169  
 19 P18  2                    22.022       0.34331  
 20 P24  3                    25.680       0.43052  
 21 P30  4                    38.895       0.65974  
   H2_6         = V_6_6  5   8/P6  1     18=          0.7105    0.0300
   H2_18        = V1818  5  10/P18  2    19=          0.5036    0.0079
   H2_24        = V2424  5  13/P24  3    20=          0.7118    0.0073
   H2_30        = V3030  5  17/P30  4    21=          0.7329    0.0080
   R_618   2  1 = V_618  9/SQR[V_6_6  8*V1818 10]=    0.6745    0.0128
   R_624        = V_624  5/SQR[V_6_6  5*V2424  5]=    0.5060    0.0203
   R_630        = V_630  5/SQR[V_6_6  5*V3030  5]=    0.3897    0.0255
   R_1824       = V1824  5/SQR[V1818  5*V2424  5]=    0.9781    0.0018
   R_1830       = V1830  5/SQR[V1818  5*V3030  5]=    0.9427    0.0048
   R_2430       = V2430  5/SQR[V2424  5*V3030  5]=    0.9915    0.0007
Notice: The parameter estimates are followed by
        their approximate standard errors.


RR model计算G矩阵,在ASReml win版本中,有点不方便。如果用R软件来计算,只需将构建随机回归系数设计矩阵Z和随机回归方差协方差矩阵Q,既可通过G=Z*Q*Z‘来获得G矩阵,不过要获得标准误SE,有点麻烦。




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