思维模型格栅

数学与统计 · 3/12

贝叶斯更新Bayesian Updating

新证据让旧判断的赔率乘以似然比,改变相信它的程度。

日食照片中星光偏转的幅度,让爱因斯坦的理论更值得相信。1919年5月29日,英国天文学家爱丁顿在非洲西岸的普林西比岛观测日全食。月亮挡住太阳后,他能拍到太阳附近的恒星,比较它们的位置是否偏移。关键在于偏移多少:广义相对论预测的幅度,是当时按牛顿理论计算结果的两倍。爱丁顿团队与巴西另一支观测队最终采纳的数据支持了前者。同样一张照片,两种理论对它的预料不同,它才有力量改变人们的判断。

为什么成立

同一条证据,在不同解释下分量不同

路由器亮红灯,该让你多相信它坏了?假设维修记录显示,断网时有20%的机会是路由器故障。路由器故障时,80%会亮红灯;其他原因导致断网时,20%也会亮红灯。

把这些比例放进100次断网,变化就看得见。20次路由器故障中,16次亮红灯。80次其他故障中,也有16次亮红灯。看到红灯后,路由器故障的概率便从20%升到50%:红灯案例中,两种原因各占一半。

更新幅度由两种解释的预测之比决定

贝叶斯更新把旧判断与证据的区分力合在一起。用表示路由器故障,表示亮红灯,表示其他原因:

白话说,看到证据后的支持与反对之比,等于原来的比值乘以似然比。这里原来是1比4,红灯在故障时出现的机会是其他原因的4倍,更新后就成了1比1。似然比等于1,证据不改变判断;大于1支持它,小于1削弱它。

下一条证据只按新增的信息计分

连续更新时,上一次的结果就是下一次的起点。若又收到故障短信,要比较已经看到红灯后,两种解释各有多大机会产生这条短信。短信若只是转发同一报警,就不能再按一份独立证据乘一次。

出处

贝叶斯更新来自概率论与统计学。1763年,理查德·普赖斯整理发表托马斯·贝叶斯的遗稿,讨论怎样从观察结果推断未知概率。拉普拉斯随后独立发展并推广了这套方法。它由条件概率关系推导而来;1919年的日食观测,是比较不同理论对同一证据预测的著名案例。

换个领域看

技术

词语改变邮件判断

邮件里的词,只有在垃圾邮件和正常邮件中出现频率差得够大,才值得重视。2002年,程序员保罗·格雷厄姆在《A Plan for Spam》中介绍了贝叶斯垃圾邮件过滤。他用两类邮件中的词频估计证据权重:人人都写的词帮助很小,明显偏向某一类邮件的词才推动分类判断。

投资

续购比赞美有分量

客户是否原价续购,比发布会上是否夸产品更能检验需求。一位投资者考察消费品牌,听见首批买家赞不绝口:产品受欢迎与折扣诱人,都能解释这件事。折扣结束后,同一批客户继续原价购买,才更支持持续需求。更新判断时,他盯住两种解释会给出不同预测的行为。

个人生活

没找到也会更新

认真找过却没有发现,也能改变判断。准备出门的人记得自己把钥匙放进了外套口袋,便先找外套。他掏空所有衣袋,仍没找到:钥匙若在里面,这样搜很难漏掉;钥匙若掉在沙发缝里,搜衣袋当然找不到。他因此降低对口袋的怀疑,转去检查昨晚坐过的沙发。

遇事时问自己

  1. 看到这条消息前,我有多相信这个判断,依据是什么?
  2. 如果判断成立,这条证据有多容易出现;如果不成立,又有多容易出现?
  3. 哪些其他解释也能产生这条证据?
  4. 这条消息带来了新增信息,还是在重复我已经知道的事?
  5. 我接下来能找什么证据,让相互竞争的解释给出明显不同的预测?

边界与误用

解释漏掉了关键选项,更新就会把信心推向错误的方向。例如只比较路由器故障和线路故障,却遗漏欠费停网。经营环境改变后,旧记录也会错估证据出现的机会。缺少可靠数据时,先比较证据更支持哪种解释,别把随手猜的数字写成精确概率。最常见的误用,是只问判断成立时能否出现这条证据,忘了其他解释也能产生它。把初始概率设成零,还会让任何有限似然比都无法改变判断。更新回答的是相信多少;采取什么行动,还要看行动的收益和代价。

练一练

公司用检测器筛查代码提交。历史上,10%的提交有安全漏洞。有漏洞时,检测器有80%的机会报警;没有漏洞时,也有20%的机会报警。今天一份提交触发了报警,检测器和提交来源都没有变化。

这份提交有安全漏洞的概率,哪种判断最站得住?

你持有一家制造企业的股票,正在判断它能否按时交付一笔大订单。公司公告称生产线已完成调试,你据此提高了信心。随后三家财经媒体都报道了“调试完成”,你查到它们只是自动转载这份公告,没有采访客户或核查现场。

看到这三篇报道后,哪种判断最站得住?

天气预报给出今晚30%的降雨概率,你接受这个估计。你正决定去露天音乐会还是待在家里,又想起自己刚感冒好,淋雨的代价比平时高。此时没有新的天气信息。

下面哪一步用错了卡片里的推理方法?