信度理论

共轭先验

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用贝叶斯定理更新信念可能很乱:一般而言,后验是某种别扭的形状,需要计算机来处理。但偶尔会有一种神奇的配对,先验与后验属于同一个整洁的分布族——观测数据只是拨动了先验的旋钮设定,而从不改变它的形状。这样的先验被称为该类数据的共轭先验。它是数学版本的钥匙,与锁严丝合缝,门一推就开。

具体地说,若把某先验分布通过贝叶斯与某似然结合后,得到的后验仍属于与先验相同的分布族,则称该先验对那个似然是共轭的。驱动信度的著名例子:伽马先验对泊松理赔次数共轭(后验仍是伽马);贝塔先验对伯努利或二项数据共轭(后验仍是贝塔);正态先验对正态均值共轭(后验仍是正态)。每一种里,后验参数都是简单的更新——对伽马-泊松,你只需把观测到的理赔加到一个参数上、把观测到的暴露加到另一个上。

共轭先验正是信度拥有如此漂亮闭式结果的原因。恰恰在这些配对中,贝叶斯后验均值化为一个干净的线性混合——即 Z 加权的信度公式——于是贝叶斯答案与 Buhlmann 线性估计重合(“精确信度”)。诚实的告诫:共轭性是一种数学上的便利,而非关于世界的事实。真实的理赔数据未必遵循伽马-泊松的故事,仅因易于处理就选一个共轭先验,可能悄悄植入一个并不成立的假设。现代计算(如模拟)意味着我们做贝叶斯信度已不再需要共轭性——它是一个有启发性的特例,而非必要条件。

理赔次数服从泊松;费率有一个伽马(alpha, beta)先验。在 E 个暴露上观测到 C 次理赔后,后验为伽马(alpha + C, beta + E)——同一族,只是参数被更新。其均值自动是观测费率与先验费率的一个 Z-混合。

伽马-泊松:后验仍为伽马,其均值恰好就是信度公式。

选择共轭是为了数学上的便利,而非因为自然界遵循它。为了让代数简单而挑一个共轭先验,可能悄悄强加一个数据其实并不具有的分布形状。

又称
conjugate familynatural conjugate prior共轭分布共軛分布