频率派与贝叶斯统计在营销组合建模中的应用:隐私优先时代的方法选择指南

本文对比了频率派与贝叶斯在营销组合建模中的应用,为隐私优先时代选择合适方法提供指导,贝叶斯方法因其能适应不确定性环境,或成为未来趋势。

原文标题:频率派与贝叶斯统计在营销组合建模中的应用比较:隐私优先时代的方法选择

原文作者:数据派THU

冷月清谈:

本文深入探讨了频率派和贝叶斯营销组合建模(MMM)的核心差异,全面比较了两种方法的优势、局限性及适用场景,旨在帮助营销分析师和决策者在后Cookie时代选择更适合业务需求的建模方法。频率派MMM具有实现简单、计算高效、结果直观等优点,适用于拥有大量高质量数据、需要快速得出结果且对不确定性量化要求不高的场景。而贝叶斯MMM则能够量化不确定性、整合先验知识,并构建更为灵活的建模框架,当分析师需要从有限数据中获取洞察、整合专家判断或处理多层次营销结构时,贝叶斯MMM更具优势。随着数字营销向隐私优先转变,贝叶斯MMM因其适应不确定环境和数据稀缺条件的能力,正逐渐成为下一代营销分析的基础。

怜星夜思:

1、文章里提到频率派MMM在数据量大的时候表现良好,那么在实际应用中,如何判断数据量“大”到足以支撑频率派方法,避免过拟合呢?有没有一些经验法则或者指标可以参考?
2、贝叶斯MMM允许整合先验知识,这听起来很棒,但如果先验知识本身就是有偏见的,或者不准确的,会不会反而导致模型结果失真?如何避免这种情况?
3、文章提到贝叶斯MMM可以作为长期战略测量层,指导A/B测试的设计。那么,具体来说,贝叶斯MMM的结果可以如何指导A/B测试,提升测试效率和效果?

原文内容

来源:DeepHub IMBA‍‍‍

本文共4000字,建议阅读10+分钟

本文将深入探讨频率派和贝叶斯MMM之间的核心差异,全面比较两种方法的优势、局限性、适用场景及相关工具。


在营销分析领域的持续演进过程中,营销组合建模(Marketing Mix Modeling, MMM)作为一种核心分析技术,已经经受住了时间的考验。从财富500强企业到新兴的数字化初创公司,MMM始终是一种强大的分析工具,用于量化不同营销渠道对销售量、用户注册率或收入等关键业务指标的贡献程度。

随着数字营销进入隐私优先的后Cookie时代,MMM正在经历一次复兴,同时也带来了一个关键问题——我们应当如何构建这些模型?这一问题的核心在于两种基本的统计学理念之间的选择:频率派统计学与贝叶斯统计学。

营销分析师面临的选择是:是采用传统且直观的频率派方法,它能够提供迅速的分析结果和易于理解的概念;还是选择贝叶斯建模方法,它能够提供更为丰富的不确定性估计并能够整合先验知识?

本文将深入探讨频率派和贝叶斯MMM之间的核心差异,全面比较两种方法的优势、局限性、适用场景及相关工具。无论你是希望优化模型的数据科学家,还是寻求更明智预算分配决策的营销决策者,本指南都将帮助你确定哪种方法更适合你的业务需求。

营销组合建模技术概述

在深入讨论统计学原理之前,我们有必要先明确营销组合建模(MMM)的基本概念及其在营销决策中的价值。

从本质上讲,MMM是一种基于回归分析的技术,用于量化各类营销活动(如电视广告、数字媒体投放、广播宣传、印刷媒体、促销活动)以及非营销因素(如季节性变化或节假日效应)对目标业务指标(通常是销售量或转化率)的影响程度。

模型的主要输入变量包括:

媒体投放支出数据(涵盖电视、搜索引擎、社交媒体等渠道)、促销活动数据(包括折扣信息、优惠券发放等)、外部环境因素(季节性波动、竞争对手活动、宏观经济指标)、广告时滞与持续效应(通过广告存量模型表示)以及控制变量(价格变动、分销渠道拓展、新产品上市等)。

模型的核心输出指标包括:

各渠道投资回报率(ROI)的精确计算(每投入一单位货币产生的收入)、各营销渠道对总体业绩的贡献比例、不同支出水平下的饱和度与边际效益递减情况,以及广告效应的时间衰减模式(广告活动影响的持续时长)。

MMM能够回答诸多关键战略问题,例如:哪些渠道为销售贡献最大?最优的预算分配方案是什么?应该在品牌建设与效果营销之间如何分配资源?等等。

虽然回归分析是MMM的基础技术,但真正的挑战与机会在于模型的构建方式与结果解释——这正是频率派与贝叶斯方法产生分歧的起点。

频率派方法在营销组合建模中的应用

频率派方法是早期营销组合模型的传统基础。这种方法植根于经典统计学理论,将模型参数视为固定但未知的值,并通过观测数据进行估计——通常采用普通最小二乘法(OLS)或最大似然估计(MLE)等技术。

简言之,频率派MMM的核心问题是:"哪一组固定的系数能够最准确地解释营销投入与业务结果之间的关系?"

频率派MMM的典型表现形式

一个标准的频率派MMM通常表现为如下形式的多元线性回归模型:

 Sales = β₀ + β₁*TV + β₂*Search + β₃*Price + β₄*Seasonality + ε


在这个模型中,系数(β)是直接从数据集中估计得出的固定值。分析结果通常包括:


系数的点估计值(例如,每在电视广告上投入1000美元可贡献0.3个销售单位)、置信区间(表示真实参数可能的取值范围)以及P值(用于评估各渠道效果的统计显著性)。

频率派方法的技术优势

频率派方法具有实现简单且计算高效的特点,可以通过Python的statsmodels或scikit-learn等标准库轻松实现;其方法论为大多数营销和分析团队所熟悉,因为线性回归是数据分析的基础工具;其输出结果直观且易于解释,便于向非技术背景的利益相关者进行传达;同时,该方法具有良好的可扩展性,能够在不需要过多调整的情况下处理大规模数据集。

局限性分析

频率派方法的主要局限在于:缺乏整合先验知识的正式机制,无法将历史ROI数据或专家判断直接纳入模型;在预测变量较多或数据有限的情况下存在过拟合风险;不确定性的表达相对有限,置信区间常被误解,且无法呈现完整的结果分布;模型结构较为刚性,难以自然地处理层次结构(如店铺层级效应)。

当分析师拥有大量高质量数据、需要快速得出结果、且不需要精细的不确定性量化或领域先验时,频率派方法通常表现良好。但如果这些因素确实很重要,那么贝叶斯MMM可能是更适合的选择。

贝叶斯方法在营销组合建模中的应用

贝叶斯方法为营销组合建模提供了一个根本不同的分析视角。与频率派不同,贝叶斯方法不将模型参数视为固定值,而是将其视为概率分布——这一特性使分析师能够量化不确定性、整合先验信念,并构建更为灵活的建模框架。

本质上,贝叶斯MMM提出的核心问题是:

"基于观测数据和先前的信念,营销效果的更新后概率分布是什么?"

在贝叶斯框架中,我们不是直接估计固定的β值,而是首先为这些参数定义先验分布:

  • β₁ ~ Normal(0, 1) → 关于电视广告影响的先验信念
  • σ ~ HalfNormal(1) → 模型噪声的先验分布

随后,我们应用贝叶斯定理,使用观测数据更新这些先验分布,并通过马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)等采样技术计算后验分布。

贝叶斯方法的技术优势

贝叶斯方法提供了丰富的不确定性量化手段,能够生成完整的后验分布而非仅仅提供点估计;允许将领域知识有效整合到模型中,可以将历史绩效数据、品牌提升研究或专家判断作为先验信息;具有高度的可定制性,能够轻松建模复杂关系,如饱和效应(通过非线性函数)、滞后效应(使用广告存量或持续函数)以及层次结构(例如区域→商店→SKU的多层次分析);此外,先验分布还能作为天然的正则化约束,减少在小型或稀疏数据集分析中的过拟合问题。

局限性分析

贝叶斯方法也存在一些限制:计算成本较高,特别是对于大型数据集或复杂模型;学习曲线相对陡峭,要求分析师对贝叶斯统计学和模型诊断有扎实的理解;模型拟合时间较长,后验采样过程比OLS估计慢得多;先验设定可能带有主观性,需要谨慎调整以避免引入偏见。

当分析师需要从有限或噪声数据中获取稳健洞察、希望整合专家判断,或处理多层次营销结构时,贝叶斯MMM通常能够发挥其优势。在当今数据分散且隐私保护要求严格的营销环境中,这些特性尤为重要。

频率派与贝叶斯MMM方法比较

在频率派和贝叶斯营销组合建模之间做出选择不仅仅是一个技术决策——这是一个应当与业务背景、数据成熟度和决策需求相匹配的战略性选择。

以下是方法选择的实用指南:

适合选择频率派MMM的情境:

在各个营销渠道拥有大量高质量的历史数据;当目标是构建快速、透明且易解释的模型,需要生成点估计值并向非技术背景的利益相关者进行清晰展示;需要快速迭代和高可扩展性(例如,需要在多个产品线上并行运行大量模型);团队已经熟悉线性回归技术,且缺乏深入的贝叶斯统计学专业知识;希望将结果直接集成到仪表板或媒体组合模拟器中,且计算资源有限。

应用案例:一家成熟的零售企业,拥有多年的全国性电视广告、搜索营销、展示广告和促销活动的周度数据,需要进行季度媒体规划指导。频率派MMM能够提供快速、可靠的ROI估计。

适合选择贝叶斯MMM的情境:

当你面对的是有限、嘈杂或稀疏的数据集,例如新产品发布或早期阶段的营销活动;当你希望将专业知识或历史研究结果作为先验信息整合到模型中(如之前的品牌提升研究、行业基准数据);当你的营销体系涉及复杂的层次结构——需要按地区、门店或客户细分来建模ROI;当不确定性对你的决策过程至关重要,不仅需要了解"什么有效",还需要了解对结果的确信程度;当你正在投资建设以数据科学为导向的长期MMM分析框架,且能够承受更深入的建模工作和较长的计算时间。

应用案例:一家快速消费品企业正在实施包含电视广告、网红营销和店内促销的综合营销策略,希望评估小规模区域测试活动的提升效果。贝叶斯MMM允许他们引入来自其他市场的先验信息,并可靠地量化结果的不确定性。

隐私优先世界中MMM的发展趋势——贝叶斯推断的重要性

随着数字营销格局持续向隐私优先的政策环境转变,营销效果测量正从确定性追踪模式转向概率推断模式。这一转变使贝叶斯MMM不仅成为一种强大的分析技术,更成为下一代营销分析的基础支柱。

确定性用户追踪的局限

随着第三方Cookie技术的衰落以及iOS和Android等平台对数据策略的收紧,传统的多点触摸归因(MTA)模型正在失去其精确性和应用规模。相比之下,MMM作为一种依赖聚合高级数据的方法,正在经历一次复兴。在MMM方法中,贝叶斯统计学因其在不确定环境和数据稀缺条件下的适应性和稳健性,正逐渐显示出优势。

贝叶斯MMM适应未来营销环境的关键因素

先验知识的重要性日益提升:随着细粒度用户级数据的减少,企业必须更多地依赖之前的实验结果、历史ROI数据和领域专业知识——这些信息自然适合在贝叶斯框架中进行整合。

不确定性量化成为新标准:决策模式正在从追求"绝对真理"转向强调"概率置信度"。贝叶斯MMM提供了更为丰富、更为诚实的不确定性表示方法——这对于风险意识型规划至关重要。

建模复杂性能够更准确反映实际营销环境:贝叶斯模型比频率派方法更擅长处理层次结构、非线性关系和动态效应。这使其能够在嘈杂的多渠道营销环境中提供更为精细的洞察。

与其他测量方法的互补关系

贝叶斯MMM并非要取代其他测量工具,而是对它们形成补充:

它可以作为长期战略测量层,用于估计营销效果的累积影响和投资回报率;它能够指导A/B测试的设计,帮助识别有潜力的营销渠道或最优支出水平;当由于隐私限制而无法实现直接归因时,它可以作为替代测量框架。

在这个新时代,营销决策者需要具备适应性强、透明度高且在不确定条件下依然可靠的分析工具。贝叶斯MMM有潜力引领这一转型——不仅作为一种统计方法,更作为现代营销分析的全新思维模式。

总结

针对频率派与贝叶斯MMM的选择,并不存在普适的解决方案。最佳方法通常取决于业务需求、团队技术能力、数据可获得性以及洞察时效性要求的综合考量。

在某些情况下,混合策略可能最为有效:利用频率派方法进行初步的探索性建模和快速分析,随后在风险较高或数据相对稀缺的情况下,使用贝叶斯方法对关键模型进行完善。

营销组合建模的终极目标是支持更科学的决策——选择恰当的统计学方法是实现这一目标的关键第一步。

编辑:黄继彦



关于我们

数据派THU作为数据科学类公众号,背靠清华大学大数据研究中心,分享前沿数据科学与大数据技术创新研究动态、持续传播数据科学知识,努力建设数据人才聚集平台、打造中国大数据最强集团军。




新浪微博:@数据派THU

微信视频号:数据派THU

今日头条:数据派THU

这个问题问的很好,判断数据量是否足够支撑频率派方法,确实需要一些经验和技巧。我觉得可以从以下几个方面考虑:

1. 样本量与变量个数的比例:一个比较常见的经验法则是,你的样本量(比如每周的数据点)至少应该是模型中变量个数(比如不同的营销渠道、季节性因素等)的10倍,甚至20倍以上。如果这个比例太低,就容易出现过拟合。

2. R-squared和调整后的R-squared的差异:如果R-squared很高,但调整后的R-squared明显低于R-squared,这可能意味着模型中加入了一些对解释因变量没有实际帮助的变量,导致过拟合。

3. 交叉验证:可以使用交叉验证来评估模型的泛化能力。如果模型在训练集上表现很好,但在验证集上表现很差,那么很可能存在过拟合。

4. 关注系数的合理性:检查模型中各个变量的系数是否符合常理。比如,一个渠道的投入产出比ROI过高或者为负,都需要仔细检查,可能就是过拟合导致的。

总的来说,没有一个绝对的“大”的标准,需要综合考虑数据本身的特点和模型的复杂度。

这个问题很有意思!我想从一个更轻松的角度来聊聊。

其实判断数据量够不够,有点像相亲。如果你相亲对象只跟你聊了三句话就说“我觉得我们很合适”,那你肯定觉得他了解你太少了,不靠谱,这就是数据量不够,容易“过拟合”——他对你的判断过于片面。

但如果他跟你聊了三年,把你从小到大的糗事都打听清楚了,再跟你说“我觉得我们可能不太合适”,你可能觉得他过于谨慎,错过了机会。这就是数据量太大,模型过于复杂。

所以,数据量“大”到什么程度,关键在于:你提供的信息,能不能让模型在了解你的全貌的同时,又不会被太多的细节迷惑。如果你的数据能让模型稳定地预测你的营销效果,那就差不多够“大”了!

当然,严谨一点还是要看那些统计指标啦,楼上说的很专业了!

你说的没错,先验知识如果本身有偏差,确实会导致模型结果失真,这就是“garbage in, garbage out”。避免这种情况,我觉得可以从以下几个方面入手:

1. 选择信息量较小的先验:如果对某个参数没有太多把握,可以选择一个比较宽泛的先验分布,让数据更多地说话。比如,可以使用一个方差较大的正态分布作为先验。

2. 使用多个先验进行敏感性分析:可以尝试不同的先验分布,看看模型结果是否对先验的选择过于敏感。如果模型结果对先验很敏感,就需要更加谨慎地选择先验。

3. 与领域专家进行沟通:在设置先验之前,与对业务有深入了解的专家进行沟通,了解他们对参数的预期范围和分布的看法。专家的经验可以帮助你避免一些明显的错误。

4. 进行后验检查:在模型拟合完成后,对后验分布进行检查,看看后验分布是否合理。如果后验分布与先验分布差异很大,可能意味着先验设置存在问题。

5. 使用分层模型:如果数据具有层次结构,可以使用分层模型来对先验进行建模。例如,可以对不同地区的营销效果设置不同的先验,但这些先验又都服从一个共同的超先验分布。

总之,使用先验知识是一把双刃剑,需要谨慎使用。关键在于保持开放的心态,不断地对先验进行评估和调整。

这个问题非常有实践意义!贝叶斯MMM的结果可以从以下几个方面指导A/B测试的设计,提升测试效率和效果:

1. 确定测试的重点渠道:贝叶斯MMM可以揭示哪些渠道对销售额或转化率的影响最大。A/B测试应该优先在这些重点渠道进行,以获得最大的回报。比如,如果MMM显示社交媒体广告的影响力远大于搜索引擎广告,那么应该优先测试不同的社交媒体广告创意。

2. 设置合理的测试范围:MMM可以提供每个渠道的ROI估计,以及饱和度和边际效益递减情况。可以根据这些信息来确定A/B测试中不同变量(比如广告预算、出价、创意等)的合理范围。避免测试范围过大或过小,导致测试结果不显著或浪费资源。

3. 选择合适的测试指标:MMM可以量化不同渠道对不同业务指标的影响。A/B测试应该选择与MMM结果相关的指标作为主要评估指标。比如,如果MMM显示某个渠道对品牌知名度的影响较大,那么A/B测试应该关注品牌知名度相关的指标,如品牌搜索量、社交媒体分享量等。

4. 利用MMM结果进行分层:在进行A/B测试时,可以根据MMM的结果对用户进行分层。比如,可以根据用户所在的地区、年龄、兴趣等因素进行分层,并针对不同的用户群体设计不同的测试方案。

5. 利用贝叶斯方法进行A/B测试:可以将贝叶斯方法应用到A/B测试中,利用先验知识(比如MMM的结果)来指导测试过程,并更快地得出结论。贝叶斯A/B测试可以提供更丰富的不确定性估计,帮助决策者更好地权衡风险和收益。

总而言之,贝叶斯MMM和A/B测试是相互补充的。MMM可以帮助确定A/B测试的方向和范围,而A/B测试可以验证和完善MMM的结果。

从统计学角度来看,贝叶斯MMM可以通过以下方式指导A/B测试:

1. 先验信息:贝叶斯MMM的后验分布可以作为A/B测试的先验信息。例如,如果MMM显示某个渠道的ROI较高,可以将这个信息作为A/B测试中该渠道效果的先验概率,从而提高测试的统计功效。

2. 样本量估计:贝叶斯MMM可以提供参数的不确定性估计,这些估计可以用于A/B测试的样本量估计。例如,可以使用MMM的后验分布来计算达到特定统计功效所需的样本量。

3. 多臂老虎机算法(Multi-Armed Bandit Algorithms):贝叶斯MMM可以与多臂老虎机算法结合使用,实现A/B测试的自动化优化。多臂老虎机算法可以根据MMM提供的先验信息,动态地调整不同测试版本的流量分配,从而更快地找到最佳版本。

4. 分层贝叶斯模型(Hierarchical Bayesian Models):如果A/B测试需要在多个不同的群体中进行,可以使用分层贝叶斯模型将MMM的结果与A/B测试的结果进行整合。分层贝叶斯模型可以共享不同群体之间的信息,从而提高测试的准确性和效率。

总而言之,贝叶斯MMM可以为A/B测试提供有价值的先验信息和模型框架,从而提高测试的效率和效果。

这个问题问到了贝叶斯统计的核心痛点!我来举个例子:

假设你要预测一部新电影的票房。你了解到这部电影的导演以前拍的电影票房都不错,所以你设置了一个“乐观”的先验,认为这部电影的票房也会很高。

但如果这部电影的剧本很烂,或者主演口碑很差,你的“乐观”先验就会导致模型预测的票房高于实际值。

为了避免这种情况,你可以这样做:

* 不要太自信! 把先验设置得宽泛一些,给数据留出足够的空间。比如,与其直接设置一个很高的票房值作为先验,不如设置一个票房范围。
* 多方取证! 除了导演的过往票房,还要考虑剧本、演员、档期等因素,把这些信息都融入到模型中。
* 亡羊补牢! 如果电影上映后票房很差,及时更新模型,调整先验,让模型更好地适应实际情况。

记住,贝叶斯统计不是让你“一锤定音”,而是让你不断地学习和改进!

从贝叶斯理论的角度,避免先验偏见导致模型失真,可以参考以下策略:

1. 使用无信息先验(Non-informative Priors):在完全没有先验知识的情况下,可以使用无信息先验,例如均匀分布或Jeffreys先验。这些先验对所有可能的参数值赋予相同的概率,从而避免引入主观偏见。但需要注意的是,无信息先验并非完全“客观”,仍然可能对后验分布产生一定影响。

2. 使用正则化先验(Regularizing Priors):当存在一些关于参数的先验知识,但不确定其准确性时,可以使用正则化先验,例如Laplace分布或Cauchy分布。这些先验在一定程度上限制参数的取值范围,但允许数据对其进行调整,从而在先验知识和数据之间取得平衡。

3. 先验预测检查(Prior Predictive Checks):在模型拟合之前,可以从先验分布中抽取样本,生成模拟数据,并检查这些模拟数据是否与实际数据一致。如果模拟数据与实际数据存在明显差异,说明先验设置可能存在问题,需要进行调整。

4. 后验预测检查(Posterior Predictive Checks):在模型拟合之后,可以从后验分布中抽取样本,生成模拟数据,并检查这些模拟数据是否与实际数据一致。如果模拟数据与实际数据存在明显差异,说明模型可能存在问题,需要重新考虑模型结构或先验设置。

总之,避免先验偏见是一个持续迭代的过程,需要在模型构建、拟合和评估的各个阶段都保持警惕。

从学术角度来说,判断数据量是否足够避免过拟合,可以参考以下方法:

1. 信息准则(Information Criteria):例如赤池信息准则(AIC)和贝叶斯信息准则(BIC)。这些准则通过在模型复杂度(变量个数)和拟合优度之间进行权衡,来选择最佳模型。BIC通常对模型复杂度的惩罚更重,因此更倾向于选择更简单的模型,从而降低过拟合的风险。

2. 正则化方法(Regularization Methods):例如岭回归(Ridge Regression)和LASSO回归。这些方法通过在损失函数中加入对模型参数的惩罚项,来限制模型复杂度,从而避免过拟合。可以使用交叉验证来选择最佳的正则化参数。

3. 偏差-方差分解(Bias-Variance Decomposition):过拟合通常表现为低偏差和高方差。可以通过分析模型的偏差和方差来判断是否存在过拟合。例如,可以使用Bootstrap方法来估计模型的方差。

总而言之,判断数据量是否足够以及模型是否存在过拟合,是一个需要综合考虑多种因素的复杂问题。需要结合具体的业务场景和数据特点,选择合适的方法进行评估。

这个问题有点像“田忌赛马”:

贝叶斯MMM告诉你,你的哪些“马”(营销渠道)是好马,哪些是差马。A/B测试的任务就是,如何让你的好马发挥更大的优势,让你的差马尽量不拖后腿。

具体来说:

* MMM告诉你哪个渠道潜力最大:那就在这个渠道上多做A/B测试,优化广告文案、投放策略等等,让它的潜力充分发挥出来。
* MMM告诉你哪个渠道效果不佳:那就想想是不是这个渠道的姿势不对?通过A/B测试来找到正确的姿势,比如调整投放人群、更换创意素材等等。
* MMM告诉你用户对什么最感兴趣:那就在A/B测试中多尝试相关的元素,看看能不能更好地吸引用户。

总之,MMM是战略,A/B测试是战术。战略指导战术,战术服务战略,才能最终赢得营销战役!