停時(stopping time)
想像一條決定何時退出遊戲的規則 —— 「在我首次領先 100 美元時收手」,或「在股票首次跌破 50 的那天賣出」。一條誠實的這類規則之決定性特徵在於:你必須能即時依它行動,僅用你至今所見。你不能說「在最高點賣出」,因為你只能事後才知道最高點。停時正是「尊重資訊之流的退出規則」這個概念的精確說法 —— 一個你能在它一到來的瞬間就認出的隨機時刻。
正式地說,相對於過濾 { F_t } 的停時是一個隨機時刻 T,使得對每個 t,事件 {T 至多為 t}(「我們到現在停了嗎?」)都能僅憑直到時刻 t 為止可得的資訊 F_t 來判定。白話說:在每一刻你都能僅用過去與現在、絕不用未來,來回答「我現在該停了嗎?」。一個過程首次撞上某給定水準的時刻是停時 —— 你一到達就知道。但它最後一次造訪某水準的時刻「不」是停時,因為要知道那是最後一次造訪,你得看遍整個未來並確認它永不回來。
停時是談論首次通過、命中時間、破產時間這類事件的正確方式,也是過程理論中某些最強大定理的引擎。例如最佳停止定理說:對一個公平遊戲(一個鞅),你無法用任何巧妙的停止規則改善你的期望財富 —— 在合理條件下,你在停時的期望值等於你的起始值。這正是「沒有任何下注系統能擊敗公平遊戲」這件事背後深刻的數學理由。停時還讓你能在一個隨機、尊重資訊的時刻「凍結」一個過程,同時保持其關鍵結構性質完好(強馬可夫性)。
對一個隨機漫步,T =「漫步首次到達高度 5 的時刻」是停時:在每一步你都能僅用至今的路徑檢查你是否已經撞到 5。相對地,「漫步在前 100 步中最大值出現的時刻」「不」是停時 —— 你在第 30 步無法知道它是否為最大值,因為更高的值可能稍後才來。前者只需過去;後者偷看了未來。
停時是一條你能即時套用的退出規則 —— 可從過去與現在認出,永不需要未來。
首次通過時間是停時;「最後」通過時間不是。最佳停止定理還需要附帶條件(例如停時有界,或鞅一致可積)—— 天真地「一領先就停」之所以看似能擊敗公平遊戲,只是因為這類規則可能耗費無界的時間,違反了那些條件。