信号与噪声 7.2分
读书笔记 贝叶斯
大麦

贝叶斯学派与频率学派有何不同?知乎 关注问题写回答 任坤 学过一点统计学 等 642 人赞同了该回答 简单地说,频率学派与贝叶斯学派探讨「不确定性」这件事时的出发点与立足点不同。频率学派从「自然」角度出发,试图直接为「事件」本身建模,即事件A在独立重复试验中发生的频率趋于极限p,那么这个极限就是该事件的概率。举例而言,想要计算抛掷一枚硬币时正面朝上的概率,我们需要不断地抛掷硬币,当抛掷次数趋向无穷时正面朝上的频率即为正面朝上的概率。 然而,贝叶斯学派并不从试图刻画「事件」本身,而从「观察者」角度出发。贝叶斯学派并不试图说「事件本身是随机的」,或者「世界的本体带有某种随机性」,这套理论根本不言说关于「世界本体」的东西,而只是从「观察者知识不完备」这一出发点开始,构造一套在贝叶斯概率论的框架下可以对不确定知识做出推断的方法。频率学派下说的「随机事件」在贝叶斯学派看来,并不是「事件本身具有某种客观的随机性」,而是「观察者不知道事件的结果」而已,只是「观察者」知识状态中尚未包含这一事件的结果。但是在这种情况下,观察者又试图通过已经观察到的「证据」来推断这一事件的结果,因此只能靠猜。贝叶斯概率论就想构建一套比较完备的框架用来描述最能服务于理性推断这一目的的「猜的过程」。因此,在贝叶斯框架下,同一件事情对于知情者而言就是「确定事件」,对于不知情者而言就是「随机事件」,随机性并不源于事件本身是否发生,而只是描述观察者对该事件的知识状态。 总的来说,贝叶斯概率论为人的知识(knowledge)建模来定义「概率」这个概念。频率学派试图描述的是「事物本体」,而贝叶斯学派试图描述的是观察者知识状态在新的观测发生后如何更新。为了描述这种更新过程,贝叶斯概率论假设观察者对某事件处于某个知识状态中(例如:小明先验地相信一枚硬币是均匀的,可能是出于认为均匀硬币最常见这种信念),之后观察者开始新的观测或实验(小明开始不断地抛硬币,发现抛了100次后,居然只有20次是正面朝上)。经过中间的独立重复试验,观察者获得了一些新的观测结果,这些新的观测将以含有不确定性的逻辑推断的方式影响观察者原有的信念(小明开始怀疑这枚硬币究竟是不是均匀的,甚至开始断定硬币并不均匀)。在这一过程中,观察者无法用简单的逻辑来推断,因为观察者并没有完全的信息作为证据,因此只能采用似真推断(plausible reasoning),对于各种各样可能的结果赋予一个「合理性」(plausibility)。例子中,小明原先认为硬币的分布是均匀的,于是根据小明原有的信念,这个论断合理性非常高;在观察到100次抛掷中只有20次正面朝上后,小明开始怀疑硬币的均匀性,此时小明很可能认为「硬币不均匀」这一推断的合理性很高,支持的证据就是他刚刚实验的观测结果。 上面的例子用贝叶斯概率论的语言来描述,就是观察者持有某个前置信念(prior belief),通过观测获得统计证据(evidence),通过满足一定条件的逻辑一致推断得出的关于该陈述的「合理性」,从而得出后置信念(posterior belief)来最好的表征观测后的知识状态(state of knowledge)。这里,贝叶斯概率推断所试图解决的核心问题就是如何构建一个满足一定条件的逻辑体系赋予特定论断一个实数所表征的论断合理性的度量(measure of plausibility),从而可以允许观测者在不完全信息的状态下进行推断。这里,观察者对某变量的信念或知识状态就是频率学派所说的「概率分布」,也就是说,观察者的知识状态就是对被观察变量取各种值所赋予的「合理性」的分布。 从这个意义上来讲,贝叶斯概率论试图构建的是知识状态的表征,而不是客观世界的表征。因此,在机器学习、统计推断中,许多情况下贝叶斯概率推断更能解决观察者推断的问题,而绕开了关于事件本体的讨论,因为没有讨论本体的必要性。

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