NONLINEAR MODELS IN ASSESSMENT IN THE SOCIAL SCIENCES: ESTIMATION BY STOCHASTIC APPROXIMATION, A FREQUENTIST MCMC

• Main Author: CARLOS ALBERTO QUADROS COIMBRA
• Other Authors: CRISTIANO AUGUSTO COELHO FERNANDES
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2005
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=6695@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=6695@2

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO === Neste trabalho apresentamos algumas contrubuições ao estudo dos modelos de avaliação estatística usados nas ciências sociais. As contribuições originais são: i ) uma descrição unificada sobre como a teoria da medição evoluiu nas diversas disciplinas científicas; ii ) uma resenha abrangente sobre os métodos de estimação por máxima verossimilhança empregados na medição estatística; iii ) uma formulação geral do métodos da máxima verossimilhan ça tendo em vista a aplicação em modelos não-lineares; e principalmente, iv ) a apresentação do método da aproximação estocástica na estimação dos modelos estatísticos de avaliação e medição. Os modelos não-lineares ocorrem freqüentemente nas ciências sociais onde é importante a modelagem de variáveis de resposta dicotômicas ou ordinais. Em particular, este trabalho trata dos modelos da teoria da resposta ao item, dos modelos de regressão logística e dos modelos de componentes aleatórias em geral. A estimação destes modelos ainda é objeto de intensa pesquisa. Não se pode afirmar que exista um método de estimação inteiramente confiável. Os métodos aproximados produzem estimativas com viés acentuado nas componentes de variância, enquanto os métodos de integração numérica e os métodos bayesianos podem apresentar problemas de convergência em muitos casos. O método da aproximação estocástica se baseia na maximização da verossimilhança e emprega o algoritmo de Robbins- Monro para resolver a equação do escore. Como um método estocástico ele gera um processo de Markov que se aproxima das estimativas desejadas e portanto pode ser considerado um MCMC (Monte Carlo Markov chain) freqüentista. Nas simulações realizadas o método apresentou um bom desempenho, produzindo estimativas com viés pequeno, precisão razoável e raros problemas de convergência. === This work presents a study of statistical models used for assessment and measurement in the social sciences. The main contributions are: i ) a unified description of how evaluation, assessment, and the theory of measurement evolved within several branches of science; ii ) a review of estimation methods currently employed in nonlinear models; iii ) a general formulation of the maximum likelihood estimation method; and particularly, iv the presentation of the stochastic approximation method for estimation of non linear statistical models in measurement and assessment. Non linear models occurs frequently in the social sciences where it is important to model binary or ordinal response variables. This work deals with item response theory models, logistic regression models and general models with random components. The estimation of these models has been the subject of several recent simulation studies. One cannot say there is a best estimation method. The approximate methods are known to produce biased estimates, numerical integration methods and bayesian methods can present convergence problems in many cases. Stochastic approximation method is a maximum likelihood method that uses the Robbins-Monro algorithm to solve the score equation. As a stochastic approximation method it generates a Markov chain that converges to the desired estimates and can be considered a frequentist MCMC. A simulation study and a comparative estimation study show a good performance, the method producing small bias for the estimates, good precision, and very rare convergence problems.