應用:貝氏推論、資訊與模擬

共軛先驗(conjugate prior)

用貝氏定理更新信念,通常意味著為了那個正規化常數要算一個醜陋的積分。共軛先驗是個令人開心的捷徑:選一個先驗,使得乘上概似之後,後驗落在與先驗「同一個族」裡——只有它的參數改變。你從比如說一個貝它分配開始;資料之後,你手上仍是一個貝它分配;你只是滑動參數。難算的積分蒸發了,更新變成了算術。

三組經典配對撐起了大半江山。貝它-二項(beta-binomial):若你對成功機率 p 的先驗是 Beta(a, b),而你在 n 次試驗中觀測到 s 次成功,後驗就是 Beta(a + s, b + n - s)——你真的就是把成功數加到 a、失敗數加到 b。伽瑪-卜瓦松(gamma-Poisson):若你對卜瓦松率 lambda 的先驗是 Gamma(a, b),而你在 n 個時段觀測到的計數總和為 S,後驗就是 Gamma(a + S, b + n)。常態-常態(normal-normal):對一個未知均值用常態先驗、資料為已知變異數的常態,後驗均值是先驗均值與樣本均值的精度加權平均,而後驗又是常態。每一種情形裡,先驗參數都像是你假裝早已看過的「擬資料」——一個 Beta(2, 2) 先驗相當於兩次先驗成功與兩次先驗失敗。

共軛性在數學上很美,在教學上無價,但要誠實面對它的侷限。它是一種便利,不是一條定律:你該選一個先驗,是因為它反映真實信念,而不只是因為它共軛。許多實際模型根本沒有共軛先驗,而這正是逼你走向馬可夫鏈蒙地卡羅的處境。而且共軛更新假設概似的族是固定且正確的;一個錯誤的模型,會同樣順暢地更新向一個錯誤的答案。

一個新的網頁按鈕:從先驗 Beta(1, 1) 開始,這是平坦的「我什麼都不知道」先驗。30 位訪客之後,其中 6 位點擊。後驗是 Beta(1 + 6, 1 + 24) = Beta(7, 25),其平均為 7/32,約 0.22——這是你對點擊率的更新估計,而整個分布告訴你你仍有多不確定。

貝它-二項的共軛性把貝氏更新變成了「把成功加到 a、失敗加到 b」。

共軛性是一種計算上的便利,本身不構成採用某個先驗的理由;先驗該編碼真實信念,而多數實際模型根本沒有共軛先驗。

又称
conjugacybeta-binomialgamma-Poissonnormal-normal共軛性