Pythonでベイズモデリング

ベイズモデリング、MCMCとくればR+Stanがデファクトですが、Pythonでも高速に回せるやりかたがあります

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1. Pythonでベイズモデリング 2026/05/21 StaPy #121 LT Soogie
2. 自己紹介 定年超えた事務系サラリーマン 主なツール：Excel Python歴13年の独学趣味プログラマー お仕事でもPythonでデータ分析 PyCon JP 2016,2018,2021,2024登壇 2026は主催メンバーに参加 Python Boot Camp TA ☓ 5回 行けるところなら行く Python関連書籍を中心に出版前レビュー☓20冊超 断らない主義
3. ところで、PyCon JP 2026 ですよ  参加者募集中  3000円安いEarly Birdは先着200名まで（or 6/14まで）  トークプロポーザル募集中 5/31 AoE （日本時間だと6/1 20:59まで）  登壇してみませんか？  遠方支援制度あります 近日公開  初参加、若者、発表者のうち、遠い人を優先的に支援  今年も広島開催なので首都圏だって十分遠い  主催メンバー、スポンサーも募集中
4. ベイズモデリングとMCMC  Scikit-Learnのpredict()は1つの推定値を返してくれます  ベイズモデリングでは、1つの値ではなく、「たぶんこの辺」という確率分布で推定  「ここからここの間である確率が•％」みたいな解釈ができる  推定するときの手法のひとつがMCMC  マルコフ連鎖モンテカルロ法  細かいことを省くと、確率分布の形がややこしくて解析的に解けないから、 大量に「ガチャ」を引いて正解っぽい確率分布を探し当てる、力業の手法
5. MCMCのデファクトスタンダードは R＋Stanの組み合わせ  確率的プログラミング言語Stanでモデルを記述して、コンパイルした オブジェクトをRから呼び出す  言語を2つ覚えるのめんどくさい  コンパイル、オブジェクトとのデータのやりとりのオーバーロード  昔から比べると速くなったけど、計算量が多いのでやっぱり遅いし重い  Pythonでもできるけど  cmdstanpyパッケージ →StanをPythonから使える（開発中止）  PyMCパッケージ →Pythonで完結するけどV3までは遅くて重かった  NumPyroパッケージ →高速だけど乱数の扱いや関数の書き方がクセツヨ
6. PyMC(V4以降)で潮目が変わった かも PyMCか cmdstanpy経由でStan Pythonの文法で完結する PyMCが好まれる傾向 （ただしStanより遅い） 以前 JAXで高速なNumPyroの 登場 乱数の扱いが面倒だったり 関数型プログラミングで 窮屈 ちょっと 前 PyMC（V4以降） サンプリングのバックエン ドにNumPyroを指定可能に なった （書きやすい＆高速） 最近 今日は ココ
7. モデルの記述(IRTの特性値推定) Pythonなので ・型宣言不要 ・行末セミコロン不要 ・｛｝不要 PyMCなので ・モデル記述がシンプル ・確率分布もだいたいある Geminiが書いたコード
8. モデルコンパイル＋サンプリング 同一スクリプト内なので ・データをリストにして渡す必要なし サンプラーがNumPyroなので ・コンパイル不要 （Just In Timeコンパイラ） PyMCなので ・seedの設定が簡単
9. 実行速度比較 ・同じデータ（40項目1000名）、同じモデル、同じPC（Thinkpad X1Carbon Gen8）で比較 ・GPUなし ・コンパイル時間の影響を除外するため2回実行 ・モデル、データ、利用環境により変動します コンパイル 41.43秒 サンプリング 86.57秒 JIT＋サンプリング 28.52秒 サンプリング 87.19秒 サンプリング 27.35秒 R+Stan 1回目 R+Stan 2回目 PyMC+NumPyro 1回目 PyMC+NumPyro 2回目
10. 推定結果比較 R+Stan PyMC+NumPyro 最大Rhat 1.0065 最大Rhat 1.0100
11. まとめ  Pythonに慣れてる人ならPyMC+NumPyroはおすすめ  NumPyro単体利用よりハードルが低い  Geminiに頼めばR＋Stanからスクリプトを書いてくれるので移行も楽 R＋Stan Python（PyMC＋NumPyro） • 安心と実績 • 書籍など日本語情報が豊富 • 他人が書いたStanの添削が趣味の先生がいる • 生成AIに聞けば書いてもらえる • Pythonで完結する利便性 • Stan同様の簡潔なモデル記述 • GPUが使えると超高速 （使えなくてもStan並み） • 生成AIによってはまだ知らない （Geminiは知ってた。改善するはず）
12. そうそう、PyCon JP 2026 ですよ  参加者募集中  3000円安いEarly Birdは先着200名まで（or 6/14まで）  トークプロポーザル募集中 5/31 AoE （日本時間だと6/1 20:59まで）  登壇してみませんか？  遠方支援制度あります 近日公開  初参加、若者、発表者のうち、遠い人を優先的に支援  今年も広島開催なので首都圏だって十分遠い  主催メンバー、スポンサーも募集中
13. Enjoy!!