數學基礎

貝氏定理(Bayes theorem)

/ BAYZ THEER-um /

貝氏定理是「新證據來臨時如何更新你的看法」的數學。你先對某件事有多大可能持有一個信念(先驗),接著看到一些證據,定理便精確地告訴你,該如何把這個信念修訂成一個更新後的信念(後驗)。它是常識的正式版本:夜裡一聲怪響,多半是貓;可你若同時聽見玻璃碎裂,便會理所當然地把判斷更新向「有人闖入」。

那個關鍵又滑溜的洞見是:兩個聽上去一模一樣的問題,其實並不一樣:「在某個原因下,這個證據有多大可能?」與「在這個證據下,那個原因有多大可能?」是天差地別的兩回事。貝氏定理正是連接二者的橋;而要走過這座橋,必須把「這個原因起初本來有多常見」一併掂量進去。忽略基礎機率——也就是先驗——你就會一次又一次地上當。

這是「在不確定中推理」的脊梁。樸素貝氏分類器——一款主力垃圾郵件過濾器——就直接套用了它。貝氏方法讓模型能背負著誠實的不確定,並隨資料一點點流入而平滑地更新。但那個著名的陷阱是基礎機率謬誤:一項哪怕 99% 準確的檢驗,在篩查某種確實罕見的東西時,也可能給出的大多是假警報——道理很簡單,會被誤標的健康人,遠比能被揪出的病人多得多。貝氏定理,恰恰就是那件能讓你不被一個聽著唬人的「準確率」數字矇騙的工具。

某種疾病的患病率是千分之一。一項檢驗能查出 99% 的病人,且只會錯誤地把 1% 的健康人標為陽性。你檢測呈陽性——你患病了嗎?在 1000 人裡,那 1 個病人大概會呈陽性,可那 999 個健康人裡,也約有 10 人會呈陽性。於是在這 11 個陽性者中,真正患病的只有 1 人:你真實的患病機率約為 9%,而非 99%。

基礎機率謬誤的現場演示:一項 99% 準確的檢驗,陽性結果為真的可能性仍只有約 9%,只因這病本就罕見。

最常見的錯誤,是把「在某原因下證據的機率」與「在該證據下那個原因的機率」混為一談——它們並不相等,而二者之間的差距,恰恰由先驗(基礎機率)所掌控。該定理以湯瑪斯·貝氏牧師命名,他的成果在 1763 年、他去世之後才得以發表。

又稱
贝叶斯定理贝氏定理貝氏定理貝葉斯定理Bayes' ruleBayes' theorem