感度解析とは?初心者にも分かる基礎と使い方ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説!

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感度解析とは?初心者にも分かる基礎と使い方ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説!
この記事を書いた人

高岡智則

年齢:33歳 性別:男性 職業:Webディレクター(兼ライティング・SNS運用担当) 居住地:東京都杉並区・永福町の1LDKマンション 出身地:神奈川県川崎市 身長:176cm 体系:細身〜普通(最近ちょっとお腹が気になる) 血液型:A型 誕生日:1992年11月20日 最終学歴:明治大学・情報コミュニケーション学部卒 通勤:京王井の頭線で渋谷まで(通勤20分) 家族構成:一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹 恋愛事情:独身。彼女は2年いない(本人は「忙しいだけ」と言い張る)


感度解析とは何か

感度解析とは、データの出力が入力のどの変数にどの程度影響されるかを調べる方法です。入力と出力の関係を数値で評価する技術であり、ビジネスの予測や研究の検討材料を増やす役割を持ちます。

まずは「何を知りたいのか」を決めます。例えば「広告費を増やすと売上がどの程度変化するのか」や「価格を変えたときの利益の変動はどのくらいか」などです。

感度解析の基本的な考え方

感度解析は、モデルの入力をいくつかの範囲で動かして、出力がどう変わるかを観察します。ここでのポイントは変化の規模と出力の反応を対応づけることです。

代表的な種類

大別すると局所的な感度分析と全体的な感度分析の二つがあります。局所は特定の点の近くでの影響を見ます全体は変動範囲全体での影響を評価します

実務での使い方

マーケティングの予測、製品設計の検討、研究デザインの改善など、さまざまな場面で使えます。感度解析を行う理由は、どの入力が結果に大きく影響するかを知り、効果的な施策を選ぶためです。

手順の例

1. 目的と指標を決める。例えば「売上を最大化する最適な広告費のレンジはどこか」。

2. データとモデルを準備する。現実的なデータと、説明変数と出力の関係を表すモデルを用意します。

3. 入力を変えて出力を観察する。広告費や価格などの変動幅を設定し、出力の変化を記録します。

4. 結果を解釈して対策を決める。影響が大きい変数を優先して施策を検討します。

表で見る基本用語

用語
感度解析入力変数が出力に与える影響を測る方法価格を変えると売上がどう変わるかを調べる
局所感度分析特定の点の近くでの影響を調べる手法現在の広告費を少し変えた場合の反応
全体感度分析入力全体の範囲で影響を評価する手法複数変数を同時に変化させて影響を見る

最後に、感度解析はデータの解釈を透明にし意思決定をサポートする強力なツールです。ただし、データの質やモデルの仮定にも影響される点に注意しましょう。

初心者が押さえる3つのポイント

ポイント1 目的と指標をはっきりさせること。ポイント2 入力の変動範囲を現実的に設定すること。ポイント3 結果を可視化して解釈を分かりやすくすること。

実例のイメージとして、売上を予測するモデルにおいて広告費を月に0、50、100の単位で変え、出力の売上がどう変わるかを観察する。これを繰り返すと、広告費が最適なレンジを見つけられる。結果の読み取り方を身につければ、他の変数についても同様に比較検討できるようになります。


感度解析の同意語

感度分析
パラメータの変化が結果にどの程度影響を与えるかを定量的に調べる分析手法。モデルの頑健性を検証したり、重要なパラメータを特定したりするのに用いられる。
感度評価
感度の程度を測定・評価する作業。入力変化に対する出力の敏感さを判断する。
パラメータ感度分析
モデルの各パラメータが出力結果に与える影響の大きさを定量化する分析。感度分析の具体的な形のひとつ。
パラメータ感度評価
個々のパラメータについて感度を評価し、影響の大きさや重要性を判断する作業。
モデル感度分析
モデル全体の感度を検討する分析。どのパラメータが出力に最も影響するかを特定する。
感度検証
得られた感度の結果が妥当か、前提が正しいかを検証するプロセス
感度検査
感度が適切に機能しているかを実地で確認・検査する作業。
感度の解析
感度を解析して、どの程度影響があるかを数値化・解釈する作業。

感度解析の対義語・反対語

特異度解析
感度の対になる指標である特異度を分析すること。陰性を正しく判定する力を評価する分析。
特異度評価
特異度を数値化して評価する作業。偽陽性を抑える能力を測ります。
安定性解析
出力が入力条件の小さな変化に対して大きく変動しないかを調べる分析。結果の信頼性を確認するのに役立ちます。
ロバスト性解析
外乱やパラメータの変化に対して、結果がどの程度頑健かを検証する分析。適用範囲の広さや信頼性を評価します。
低感度分析
出力が入力変化に対して鈍くなる、すなわち感度が低い状態を評価する分析。感度解析の対極として用いられる表現です。

感度解析の共起語

パラメータ
モデルやシミュレーションの入力となる変数。感度解析の対象となる要素。
不確実性
パラメータの値が不確定である要素。感度解析はこの不確実性が出力にどう影響するかを評価する。
局所感度分析
特定の点でのパラメータ変化が出力に与える影響を測定する手法。微小変化を前提にすることが多い。
全局感度分析
パラメータ空間全体を通じた影響を評価する手法。大範囲の変動を考慮する。
モリス法
全球感度分析の実用的手法の一つ。パラメータの影響を粗く、少ない実験回数で推定する。
Sobol指数
入力パラメータが出力の分散にどれだけ寄与しているかを示す指標。
Sobol法
Sobol指数を算出するための具体的な計算法。
FAST法
Fourier Amplitude Sensitivity Test。周期的に変化させた入力を用い感度を推定する方法。
モンテカルロ法
乱数を用いて多数のモデル実行を行い、出力の分布や感度を推定する方法。
ラテン超立方体サンプリン
入力空間を等間隔にサンプリングする効率的な手法。感度解析の前処理として使われる。
感度指標
感度を表す総称の指標。寄与度・重要度・影響度などを含む。
重要度
各入力が出力に与える影響の大きさを示す指標。
寄与度
出力の分散に対する各入力の寄与の程度。
影響度
入力が出力へ及ぼす影響の大きさ
バストネス
入力の不確実性が出力に与える影響を抑え、結果が崩れにくい性質。
頑健性
ロバストネスと同義。結果の信頼性・安定性を指す。
不確実性伝播
入力の不確実性が出力の不確実性へ伝わる過程を評価すること。
モデル
感度解析の対象となる数理モデル・統計モデル
シミュレーション
モデルを用いて出力を生成する計算実験。
パラメータ分布
各入力パラメータの取り得る値の分布。感度分析の前提として設定する。
分布仮定
入力分布の仮定(例: 正規分布、一様分布など)。
依存関係
入力間の相関・依存性がある場合の取扱い。
ROC曲線
診断モデルで感度と特異度の関係を可視化する曲線。
特異度
偽陽性を抑える能力を表す指標。感度と対になる。
AUC
ROC曲線下の面積。モデルの識別性能を総合的に表す。
ベイズ感度分析
事前分布と事後分布を用いて感度を評価するベイズ的アプローチ。
ベイズ推定
確率的推定手法。感度分析にも応用されることがある。
SALib
感度分析を実施する代表的なライブラリ(Python等)。
感度分析ツール
感度分析をサポートするソフトウェア・ツール全般の総称。
医療診断
感度解析が診断モデルの検討や医療データの評価に用いられる場面。
環境モデル
気象・水文・生態系などの環境モデリングへの適用。
経済モデル
経済予測モデルにおける感度評価。
モデル健全性
出力がモデルの仕様・現実と整合するかを評価する観点。

感度解析の関連用語

感度解析
不確実性を含む入力の変動がモデルの出力に与える影響を評価する手法。ロバストネスの検証や重要因子の特定が主な目的です。
局所感度分析
特定の基準点の周りで入力を微小に変化させたときの出力の変化を調べる方法。偏微分や有限差分を用いることが多いです。
全局感度分析
入力の全分布を考慮して出力の分散に対する各入力の寄与度を評価する方法。モンテカルロ法、Sobol指標、FASTなどを用います。
パラメータ感度
入力パラメータの変動が出力に与える影響の大きさを示す一般的な表現です。
感度指標
感度を定量化する指標の総称。Sobol指標、偏相関係数、弾性係数などが含まれます。
弾性係数
入力が1%変化したとき出力が何%変化するかを示す相対的な感度指標。ロバストネスの比較に役立ちます。
感度係数
感度の度合いを表す係数の総称。モデルや分野によって指標名が異なります
Sobol指標
全局感度分析で用いられる分解指標。出力分散を入力要因ごとに分解して寄与度を定量化します。
一階Sobol指数
単一の入力が出力分散に寄与する部分を表す指標。相互作用は含みません。
全階Sobol指数
ある入力と他の入力の相互作用を含めた出力分散への寄与を表す指標。
Morris法
少数の設計点で主要因子をスクリーニングする手法。感度の高い因子を特定するのに適しています。
FAST法
Fourier Amplitude Sensitivity Testの略。周波数領域の分析を使い全局感度を評価する方法です。
PAWN法
高効率な全局感度分析の手法の一つで、入力と出力の関係を抽出します。
モンテカルロ法
乱数サンプリングを大量に行い、出力分布や感度指標を推定する基本的方法です。
確率的感度分析
入力の確率分布を前提として感度と不確実性を同時に評価する分析です。
相関感度分析
出力と各入力の相関関係を用いて感度を評価する方法。Pearson、Spearman、順位相関などを活用します。
PCC(偏相関係数
他の入力の影響を統制したうえで、特定の入力と出力の関係を測る指標。
PRCC(偏順位相関係数)
入力-出力の順位関係に着目した偏相関係数。ノンパラメトリックな感度分析で用いられます。
応答面法(RSM)
出力を近似する二次多項式モデルを構築して感度と最適化を行う手法です。
分散分解
出力の分散を入力因子ごとに分解して寄与度を定量化する手法の総称です。
入力分布設定
感度分析の前提として、入力変数の確率分布を設定すること。ガウス分布、均一分布などを用います。
不確実性定量化
入力の不確実性を定量的に評価・表現すること。期待値・分散・信頼区間などを用います。
ロバストネス分析
モデルが入力の変動やデータのノイズに対してどれだけ頑健かを検証する分析です。

感度解析のおすすめ参考サイト


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