正在阅读《第5讲 从推算过程开始,逐渐明确的贝叶斯推理的特征》
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5-1 实际上,贝叶斯统计学比一般的统计学历史更为悠久

在前面的4讲中,已经对贝叶斯推理的具体方法进行了解释说明。相信各位读者对于贝叶斯推理的过程也已经有所了解。那么接下来,我为大家解说“贝叶斯推理的逻辑构造”的问题。

首先,特别要做的一件事是,将贝叶斯推理与标准的统计推理(称为“内曼-皮尔逊统计学”)之间的区别予以明确。内曼和皮尔逊这两位统计学家共同构筑了现代统计学的形式。还有一位名叫费希尔的统计学者,对统计学也做出了重大的贡献。因此,也有“费希尔?内曼?皮尔逊统计学”这样的名称。本书统一采用通用名称——“内曼-皮尔逊统计学”。

一般的统计学教科书中,对于内曼-皮尔逊统计学都会进行解释说明。“假说检验”“区间估计”等,都是极具代表性的方法论。但令人意外的是,它的历史很短,大约完成于19世纪末到20世纪初左右。

相反,贝叶斯统计学的历史则较为悠久。创始人贝叶斯出生于18世纪,贝叶斯推理的构想也早已于18世纪完成(参考第4讲专栏)。然而,贝叶斯推理遭到了众多学者的批判,尤其是在19世纪末期,由于费希尔等人的强烈批判,致使贝叶斯推理在相当长的一段时间里被学会排除在外。

到了20世纪中期,贝叶斯推理再次受到瞩目。萨维奇等统计学家构筑了“主观概率”的理论(参考第13讲专栏)。此后,在内曼-皮尔逊统计学的发展收获了一定成果的同时,贝叶斯统计学也随之有了显著的发展进步。

5-2 何为推论

一般来说,“推论”是指对于尚不明确的事件,通过掌握的某些证据进行推理、并且查明其事实的行为。每个领域都有该领域固有的科学推论方法。

在这些方法当中,最典型的推论方法是“逻辑推论性”。这里的“逻辑性”中的“逻辑”,可以理解为数学证明题中所说的“逻辑”,也就是用简单的例子进行说明。

例如,现在你的面前放着一个壶。已知:这个壶不是A壶就是B壶,一定属于这二者之一,但是单从外观上,无法判断该壶究竟是哪一个。那么,这就是一个“不明确的事件”。另一方面,假定对于A、B两个壶,你还掌握了一些其他的情况:A壶里面装了10个球,且全是白球;B壶里也装了10个球,且全是黑球。

之后,从面前的壶中取出1个球,发现是黑球。那么,这个黑球就成为推测的“证据”。然而从这个证据中,我们能判断出这个壶究竟是A还是B吗?

这个推论十分简单,任何一个人都能得出“这是B壶”的结论。关于这个推论,不需要特别地进行解释说明,大家也一定能明白。但为了弄清楚“什么是推论”这一概念,接下来,我将为大家详细地描述一下推论的过程。

5-3 逻辑推理的过程

首先,将已知的事实关系简单明了地列举如下。

事实1 要么是A要么是B

事实2 若是A则是白球

事实3 若是B则是黑球

事实4 黑球(不是白球)

那么,从这4个事实可以推断出“B”这个结论。当然,普通人凭借第一感觉就知道答案是B。但是,在数学证明(逻辑演绎)中,推理方法是受到限制的,不能随心所欲。

代表性的证明方法有“自然演绎”,它属于演绎系统之一。在这里,我们将自然演绎的过程设定为解答要求,特意“舍近求远”地导出结果。(关于自然演绎的定义,可以参照拙作《数学推理改变世界》NHK出版,2012年)

首先,设定结果为A。从假定的A和事实2出发,可以推导出“白球”这个结论。另一方面,从事实4可以知道,结论为“黑球(不是白球)”。那么,“白球”和“不是白球”则自相矛盾。因此得知,A的假定是矛盾的,正确的结果应该为“不是A”。从“不是A”这个结论出发,可以推导出结论为B。

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