摘要:在生活的广袤天地里,未知与变数如影随形。明日出行,晴空是否会骤然转阴、飘起雨丝?投身股海,购入的股票将乘风破浪、一路飘红,还是会折戟沉沙、陷入低迷?当躺在手术台上,这场性命攸关的手术又有着怎样的胜算?面对这重重迷雾,概率宛如一盏明灯,为我们在不确定性中摸索前行
蒋旭峰(资深金融从业者)
在生活的广袤天地里,未知与变数如影随形。明日出行,晴空是否会骤然转阴、飘起雨丝?投身股海,购入的股票将乘风破浪、一路飘红,还是会折戟沉沙、陷入低迷?当躺在手术台上,这场性命攸关的手术又有着怎样的胜算?面对这重重迷雾,概率宛如一盏明灯,为我们在不确定性中摸索前行照亮方向。然而,世人对概率这一看似熟悉的概念,在认知根源上却分岔出两条截然不同的路径,催生出频率派(Frequentist)和贝叶斯派(Bayesian)两大思维阵营,二者长达两个半世纪的唇枪舌剑,深远地影响着统计学疆域乃至日常生活抉择的走向。
思维分野:贝叶斯与频率主义的基石差异
频率主义仿若坚定的唯物论者,笃定概率是客观世界中如钢铁般坚实、不容置疑的存在,它隐匿于漫长重复实验的幕后,以事件发生的稳定频率示人。试想抛硬币这一司空见惯的场景,在频率主义者的眼中,硬币正面朝上的概率恰似宇宙间恒定的物理法则,随着抛掷次数如潮水般奔涌上涨,正面出现的频率将如同远航归来的船舶,稳稳地驶向既定的概率港湾,逐渐与那个真实、唯一的客观概率值完美契合。
与之相对,贝叶斯主义宛如灵动的心灵捕手,秉持概率是人类内心主观信念的外在投影,这信念恰似风中摇曳的烛火,会依据新涌现的信息随时变幻舞姿、灵活调适。譬如初始凭借经验估量一枚硬币正面朝上概率为 50%,但倘若命运的齿轮开启,连续多次抛掷结果皆被反面主宰,此时内心的天平便会悄然失衡,促使重新审慎评估下一次抛掷时正面朝上的概率,使之与当下的现实情境丝丝入扣。
这般对概率内核认知的分歧,在生活的决策舞台上演绎出风格迥异的剧目。当筹备一场梦幻之旅,频率主义者宛如严谨的史学家,一头扎进浩如烟海的攻略典籍之中。他们不辞辛劳地汇总热门景点的游客点评、星级评分,将那些历经无数旅人检验、口碑载道的景点奉若圭臬,视作行程首选。在他们看来,选择此类景点如同踏上坚实的通衢大道,风险可控,安稳无忧。反观那些籍籍无名的小众景点,因数据支撑匮乏,宛如神秘莫测的险径,令他们望而却步。
贝叶斯主义者则仿若不羁的吟游诗人,更钟情于以当下内心的澎湃激情为航标开启探索之旅。也许是对目的地那神秘悠远的文化底蕴、扣人心弦的历史传奇燃起的炽热向往,成为点燃他们旅程首站的首要因素。沿途之中,他们又似敏锐的采风者,依据亲身的游历体验不断修正心中的认知版图。对贝叶斯主义者而言,旅行的真谛不在于起点决策的万无一失,而在于一路采撷、动态更新的美妙过程。
在情场抉择、考量约会对象时,二者的差异同样泾渭分明。频率主义者仿若审慎的情报特工,往往借助社交媒体的蛛丝马迹、朋友间的口耳相传,试图拼凑出对方品质优劣的初步画像,以此验证内心的初始感觉。贝叶斯主义者却似勇敢的追光少年,更愿信赖直觉的星辰指引,即便对对方背景的了解如浮光掠月,也甘愿凭借初见的心动果敢迈步,而后在相处的点滴中,逐步校准对彼此契合度的认知偏差。
由此不难洞察,决策风格上,频率主义者仿若老成持重的掌舵者,冷静、沉稳,凭借海量数据提炼客观规律,为自己的人生航船筑起抵御风浪的坚固堤岸。只是,当遭遇全新的未知海域,往往因循守旧,机动性欠佳。贝叶斯主义者则似无畏的探险家,借助先验知识与新证据雕琢动态认知的艺术珍品,敢于在不确定性的荆棘丛林中披荆斩棘。但有时,过度仰赖主观判断,可能会在客观性的航道上偏离方向。
生活中的这些抉择百态,恰是统计学中频率主义与贝叶斯主义对概率理解分歧的鲜活缩影。这种差异不仅雕琢出各异的决策风格,更构筑起它们在统计推断领域的核心哲学根基。
原理溯源:频率与贝叶斯统计的内在机理
(一)频率统计:以重复为笔,绘概率真颜
频率主义仿若虔诚的苦行僧,矢志不渝地坚信概率的真谛栖身于事件在长期、海量重复实验中所袒露的客观规律,绝非臆想的空中楼阁。以扔硬币这一经典试炼为例,起初,寥寥数次抛掷下,正反面现身的频次比例仿若任性的孩童,肆意跳跃、毫无章法。但随着抛掷次数向着无尽的远方延展,仿若有一双看不见的巧手在拨云见日,正反面出现的比例将如同倦鸟归巢,趋近于一个稳定值,理想状态下约为 1/2。支撑这一神奇现象的理论巨擘正是大数定律,它宛如公正无私的审判长宣告:只要重复的时间足够长,随机的混沌终将被驯服,真实的概率规律自会敞开心扉。
在频率统计的精密世界里,参数被视作每个事件背后隐匿的 “神秘宝藏”,是固定不变的特征值。就像掷硬币场景中,正面朝上的概率即为众人梦寐以求的关键参数。频率派认定此参数是确凿存在的,或许是精准无误的 0.5,亦或许是其他待解的定值,如同夜空中永恒闪耀的北极星,人们的使命便是通过如山似海的实验,一步步靠近这一真实参数。
频率主义在决策的十字路口,主要倚仗假设检验这把利剑,其中 “p 值” 扮演着衡量假设与数据冲突激烈程度的关键角色。设想对一枚硬币的公正性心生疑虑,怀疑它是暗中作弊的 “双面间谍”,正反出现概率有失公允,此时人们会先虔诚假设它是公平公正的,即正面概率为 0.5。接着,依据复杂精妙的计算得出 p 值,以此裁决是否推翻初始假设。通常,若 p 值渺小如尘埃(一般小于 0.05),便意味着数据与假设之间爆发了激烈冲突,人们大概率会毅然拒绝原假设。
此外,最大似然估计(MLE)亦是频率统计推断的核心重器。MLE 的底层逻辑仿若一场紧张刺激的寻宝游戏,假设参数是神秘的宝藏、固定的未知量,通过精密计算在不同参数值下观测到当前数据的可能性(即似然),进而锁定哪个参数值最有可能是开启宝藏之门的钥匙,也就是最合理地解释为何会目睹当下这些数据。
但鉴于单次试验结果常如顽皮的孩童般捉摸不定,频率统计巧妙引入置信区间(CI)来驯服这份不确定性。譬如一个 95% 的置信区间,恰似一张安全网,使在无限次重复实验中算出的,置信区间里,有 95% 的部位会温柔环抱真实的参数值,给予人们一定的安心感。
总体而言,频率主义推断的哲学精魂是 “真实的参数早已静候,虽数据偶有嘈杂,但足量的数据能引领我们触摸真实”。不过,这种方法恰似量身定制,特别契合抛硬币、掷骰子、工厂流水线生产这类可重复、条件恒定的环境。一旦遭遇不可重复的事件,诸如预测明日的风云变幻,又或是深陷复杂多变的金融市场漩涡,频率统计便会陷入泥沼,举步维艰。
(二)贝叶斯主义:用信念作舟,渡不确定性之海
贝叶斯统计的灵魂核心在于认定概率未必是客观既定的铁律,而是人们对某件事情发生可能性的主观估量。清晨醒来查看天气预报,听闻今日下雨概率为 30%,这便是初始信念,也就是先验概率。待到中午时分,抬眼望去,乌云如墨、狂风呼啸,这些新增的环境线索仿若敲响的警钟,让下雨的可能性在心中急剧攀升,重新评估后,下雨概率或许已跃至 70%。这一从已有知识出发,借助观察新数据重新审视事件可能性的奇妙过程,正是典型的贝叶斯更新。
贝叶斯主义的核心魔法棒是贝叶斯定理,公式为:P(A|B)=P(B | A)*P(A)/P(B)在这个神秘公式里,
P(A|B)代表后验概率,宛如历经蜕变的蝴蝶,是最终更新后的坚定信念;P(B|A)是在 A 假设成立的前提下观察到某数据 B 的概率;P(A)是先验概率,如同出发的原点,是在尚未邂逅新证据之前对参数的初始揣测,是可能源自日积月累的知识沉淀、鲜活的生活经验或大胆的猜测,即便略带偏见也无妨;P(B)是边际概率,仿若数据的全景画像,代表数据的总体可能性。贝叶斯定理恰似一位智慧的导师,完美诠释了怀疑与探索精神,它坦然承认人们起初对真实参数的认知或许如雾里看花般朦胧,或仅有模糊的直觉判断。而后,巧妙地将已有的信念(先验分布)与新线索水乳交融,从而孕育出一个更加精准的,新信念(后验分布)。这同时也警醒人们,当下做出的决策不过是基于当下认知的阶段性产物,绝非终极真理。
实战舞台:两种方法的用武之地与实战演绎
(一)频率统计:数据海洋中的稳健舵手
频率统计的思路仿若精密的瑞士钟表,严谨且可靠,在处理稳定、大规模数据的环境中表现卓越,绽放光芒。
在工厂生产的庞大体系里,为了给产品质量加上坚固的防护锁,频率统计功不可没。例如汽车制造巨擘在生产线上,通过统计过程控制图对汽车零部件的关键指标进行 24 小时无死角监控,利用假设检验中的 t 检验等手段,严苛评估生产过程是否偏离正轨,确保每一个下线的零部件都照严苛的设计规范,保障整车的质量稳定性与安全性。电子产品制造企业也常采用频率统计方法,在生产手机芯片时,对芯片的性能参数如运算速度、功耗等,进行大规模抽样检测,依据出现故障芯片的频率来判断整批芯片的质量是否达标,若故障频率高于设定阈值,便及时调整生产工艺。
在医疗与公共卫生的关键领域,频率统计同样是中流砥柱。医疗从业者常常依靠大规模临床试验和群体数据汇聚而成的智慧宝库来制定治疗方案。从常见疾病的标准化治疗流程,到药物的精准剂量选择,医生的每一个治疗决策以及患者的服药依从,都在一定程度上深深扎根于这种基于大量数据得出的集体智慧土壤之中。例如,在研发治疗高血压的药物时,科研人员会招募大量患者进行长期临床试验,通过统计不同药物剂量下患者血压下降到正常范围的频率,来确定最佳用药剂量。
在体育赛事分析中,频率统计也大显身手。以足球比赛为例,教练团队和分析师们会统计球员在过往比赛中的各项数据,如射门次数、传球成功率、抢断次数等,根据这些数据出现的频率来评估球员的竞技状态和,能力水平,进而制定战术、安排首发阵容。比如,若发现某位前锋在最近几场比赛中的射门频率显著提高,且进球转化率也较为可观,教练便可能在关键比赛中给予他更多的进攻机会。
在教育领域,学校和教育机构常常通过对大量学生的考试成绩进行统计分析,依据各分数段出现的频率来了解学生的整体学习情况,评估教学质量。例如,在一次期末考试后,统计发现某班级数学成绩在 80 - 90 分这个分数段的学生人数占比最高,而低于 60 分的,学生人数较少,这就为教师后续调整教学策略、针对不同层次的学生进行辅导提供了依据。
在金融风险评估领域,银行在评估房贷风险时,会基于过往大量房贷数据进行分析。比如,统计不同地区、不同收入群体、不同信用评级的借款人出现违约的频率。若发现某地区经济下滑期间,低收入且信用评级较低的借款人违约频率明显上升,银行就会据此调整该地区此类借款人的房贷政策,提高首付比例、收紧贷款额度等,以降低潜在风险。保险公司也常运用频率统计,在车险业务中,通过统计不同车型、不同驾龄司机、不同行驶区域的事故发生频率,来确定保险费率。如发现某款运动型轿车在年轻司机群体、城市拥堵路段行驶时事故频发,就会相应提高该车型此类司机的保险费用。
(二)贝叶斯方法:混沌迷雾里的灵动精灵
贝叶斯方法宛如灵动的舞者,优势在于能够将先验知识与实时数据热情相拥,动态地调整判断舞步,在小样本和高度不确定的环境中跳出惊艳之舞。
在商业分析的激烈战场,结合历史销售数据与实时市场反馈,贝叶斯模型就像是企业的智囊军师,不断更新对新产品成功率的预测,为企业的战略决策提供前瞻性指引。一家服装品牌在推出新一季服装系列前,会根据以往类似款式的销售数据、当前的时尚潮流趋势以及社交媒体上消费者的讨论热度等先验信息,初步预估新品的受欢迎程度。随着新品上市后实际销售数据的不断涌入,利用贝叶斯方法持续调整对销量的预测,以便及时调整生产计划和营销策略。
在风云变幻的天气预报领域,贝叶斯模型将历史气象数据与实时观测数据精心编织,使天气预报更加精准,仿若为人们打开了一扇预知天气的神奇窗户。以飓风轨迹预测为例,模型会依据新一轮卫星数据及时调整后验概率,从而如同精准的导航仪,更准确地预测飓风的肆虐路径。在日常的短期天气预报中,气象学家也会结合前几日的天气情况、当前的气压、湿度等实时观测数据,利用贝叶斯定理更新对未来几小时内天气变化的,预测,提高预报的准确性。
在视频网站的推荐系统魔法王国里,贝叶斯方法通过动态更新用户的,行为数据,变身成为贴心的私人观影顾问,能够实时推荐用户最可能心动的影片。当用户新注册一个视频平台账号时,系统会根据用户填写的年龄、性别、兴趣爱好等初始信息,结合平台上其他同类用户的观影偏好,为用户推荐一批影片。随着用户观看、收藏、点赞等行为数据的总积累,贝叶斯模型持续更新对用户喜好的精品推荐,推送越来越符合用户口味的影片。
在刑侦领域,警方在侦破案件时也会运用贝叶斯方法。比如,在调查一起盗窃案时,,警方起初会根据现场留下的痕迹、案发地点周边的治安情况以及类似案件的经验等先验知识,锁定几个嫌疑人范围。随着调查的深入,新的线索不断涌现,如监控录像、证人证言等,,警方利用贝叶斯定理不断更新每个嫌疑人作案的概率,从而更精准地聚焦真正的罪犯。
在金融风险评估领域,投资经理在分析一只股票时,会结合公司过往的业绩表现、行业趋势、宏观经济环境等先验知识,先对该股票的风险程度形成一个初步判断,比如判断其上涨或下跌的概率。随后,随着公司季报、年报的发布,以及市场突发的利好或利空消息,如新产品研发成功、高管变动、政策调整等,投资经理利用贝叶斯定理不断更新对股票风险的评估,进而决定投资策略,是增持、减持还是观望。
另外,在量化投资领域,一些对冲基金采用贝叶斯算法构建投资模型。它们将历史价格数据、宏观经济指标、市场情绪指标等作为先验信息,随着市场实时行情的变化,持续更新模型中的参数,动态调整投资组合,以适应不断变化的市场环境,追求更高的收益并控制风险。例如,在全球疫情爆发初期,市场恐慌情绪蔓延,基于贝叶斯模型的量化投资策略会根据疫情数据、各国政策反应等新信息,迅速调整对各类资产(如股票、债券、黄金等)的风险评估,及时调整投资配比,从相对安全的债券市场撤资,加大对黄金等避险资产的配置,以规避股市暴跌带来的损失。
然而,金无足赤,这两种方法都并非完美无瑕的美玉。频率主义好似一位执着的苦行僧,需要海量样本才能修成正果,得出可靠结论,因而更适配于可重复的事件。面对 “只此一回” 的独特事件,诸如预估小行星撞地球的灾难性影响,由于缺乏往昔 “世纪录” 的历史借鉴,频率主义往往只能望洋兴叹,束手无策。而且,频率主义过分依赖零假设,却对假设本身的真伪缺乏深度审视。同时,p 值作为频率主义的常用权杖,其人为设定的阈值(如 p
贝叶斯方法虽然灵动自由,但也存在被主观偏见引入歧途的风险,致使错误被放大。其起点 “先验” 倘若基于主观经验且开局便误入岔路,后续结论可能就会如同脱缰的野马,一路狂奔,离真相越来越远。比如在投资领域,若主观认定某投资项目成功率为 90%,但实际仅有 30%,即便后续有新数据试图力挽狂澜,予以纠正,结论可能依然沉浸在过度乐观的幻梦中。而且在贝叶斯更新过程中,老经验会被层层加固,就像在迷宫中越走越远,最终导致整个判断与真相背道而驰。在推荐系统中,这种情况还会雪上加霜,加剧信息茧房效应,若系统一开始认定用户爱看喜剧片,后续便会如法炮制,一直推送喜剧片,除非用户大动干戈,用大量主动纠偏行为才能使系统改变。
在实际应用中,频率统计宛如沉稳的基石,适用于大样本和明确实验设计的场景,如临床试验、A/B 测试,它强调客观严谨,却在灵活性上稍显不足。贝叶斯统计则似灵动的画笔,擅长处理小样本或需要结合历史经验的复杂问题,如疫情建模、罕见病研究,虽然灵活多变,但容易受到主观因素的牵绊。
这两种方法并没有绝对的优劣之分,真正的智慧在于依据具体问题的特质,巧妙地将二者融合运用,取长补短,为我们拨开不确定性的迷雾。
在医学研究领域,面对一种新型疾病的爆发,初期数据匮乏时,贝叶斯方法能够凭借医学专家基于过往相似病症的经验、病理机制的初步理解等先验知识,快速搭建起初步的疾病传播模型与风险评估框架。例如,在新冠疫情初始阶段,科学家们依据对冠状病毒家族的一般性认知、呼吸道传染病的传播特点,初步推测病毒的传播力、潜伏期等关键参数,为防控决策提供了及时的方向性指引。随着疫情发展,各国积累了海量的病例数据、传播轨迹信息、疫苗临床试验结果等,频率主义方法此时大显身手,通过严谨的统计分析,精准确定病毒的变异频率、不同人群感染后的重症率、疫苗的有效保护率等确切数值,进一步优化防控策略、治疗方案以及疫苗接种计划。二者的协同作业,为全球抗疫争取了宝贵时间,拯救了无数生命。
在金融市场预测方面,量化分析师们常常双管齐下。日常交易时段,对于流动性强、交易频繁的主流股票,利用高频交易数据,以频率统计手段实时监控股价波动、成交量变化,构建短期交易模型,捕捉稍纵即逝的套利机会。而对于新兴的金融衍生品、或是受地缘政治、突发科技变革等因素高度影响的小众投资领域,先借助贝叶斯方法,整合行业专家对宏观经济走向、政策调整风向、技术突破可能性的预判等先验信息,形成对投资品风险收益特征的初始估计。后续再结合实时的市场价格跳动、舆情热度变化等数据,持续更新投资评估,灵活调整投资组合。如近年来区块链技术催生的数字货币市场,其发展受监管政策、技术迭代、市场情绪等多重不确定因素交织影响,单纯依赖频率统计的历史数据回溯远远不够,结合贝叶斯思维动态调整策略,才能在这片充满变数的领域中探寻到合理的投资路径。
在人工智能与机器学习的模型训练进程中,同样能看到二者融合的精妙之处。以图像识别为例,初始模型训练时,基于大量已标注图像数据,频率统计方法助力模型学习不同物体的典型特征、纹理、形状等共性模式,构建基础识别能力。但在面对复杂多变的现实场景,如在自动驾驶场景下识别突然闯入道路的异形障碍物、或是在安防监控中捕捉伪装巧妙的可疑人员时,单纯依靠既定模式难以应对。此时引入贝叶斯推理,模型依据实时获取的环境光线、物体运动轨迹、周边场景关联等动态信息,结合先验知识对识别结果进行实时修正,大幅提升识别准确率与应对不确定性的能力,让智能系统更加 “聪明伶俐”,能自如地穿梭于复杂现实世界。
回到我们日常生活的决策场景,无论是规划职业生涯、挑选居住城市,还是为孩子选择教育路径,我们都可以兼收并蓄。一方面,利用频率统计搜集行业发展趋势数据、城市生活成本与机遇频率分布、不同学校的升学表现等客观信息;另一方面,融入个人内心的向往、成长经历赋予的直觉判断作为先验信念,再依据后续亲身实践、新接触到的一手资料不断优化抉择。
总之,频率主义与贝叶斯主义宛如统计学天空中的双子星,各自闪耀着独特光芒。当我们领悟其精髓,将它们融汇贯通,便能在这个充满未知与变数的世界里,更加从容自信地前行,书写属于自己的精彩篇章,让每一次决策都尽可能接近理想的彼岸。(本文为作者观点,不代表本头条号立场)
来源:董希淼一点号