Kalkulator teorii Bayesa
Obliczyć prawdopodobieństwo za pomocą twierdzenia Bayesa, aby zaktualizować prawdopodobieństwo na podstawie nowych dowodów.
Wprowadź swoje wartości
Spis treści
Kompleksowy przewodnik po Bayesie "Theorem
Wprowadzenie do Bayesian Myślenie
Teoria Bayesa, nazwana po wielebnym Thomasie Bayesie (1701- 1761), jest podstawową zasadą teorii prawdopodobieństwa i statystyk, która opisuje jak zaktualizować przekonania oparte na nowych dowodach. Twierdzenie to stanowi matematyczne ramy dla włączania nowych informacji i stanowi kamień węgielny statystyki bayezyjskiej, potężne podejście do informacji statystycznych.
Tło historyczne
Thomas Bayes was an English statistician, philosopher, and minister whose work wasn't published until after his death. His friend Richard Price edited and presented Bayes' essay titled "An Essay towards solving a Problem in the Doctrine of Chances" to the Royal Society in 1763. Initially, Bayesian methods were overshadowed by frequentist statistics, but with the advent of computers in the 20th century, Bayesian approaches experienced a significant resurgence.
Statystyka bayezyjska różni się w sposób fundamentalny od tradycyjnych statystyk dla osób odwiedzających: podczas gdy statystyka ta traktuje parametry jako stałe (ale nieznane) wartości, statystyki bayezyjskie traktują je jako zmienne losowe z rozkładem prawdopodobieństwa.
Kluczowe koncepcje w Bayesian Inference
-
Wcześniejsze prawdopodobieństwo (P (A)):
Twoja początkowa wiara w wydarzenie przed rozważeniem nowych dowodów. Reprezentuje to, co wiesz o sytuacji przed przybyciem nowych danych.
-
Prawdopodobieństwo (P (B) 124; A):
Prawdopodobieństwo obserwowania dowodów, biorąc pod uwagę, że twoja hipoteza jest prawdziwa. Mierzy, jak zgodne są twoje dowody z twoją hipotezą.
-
Prawdopodobieństwo polerowania (P (A) 124; B):
Twoja aktualna wiara po rozważeniu nowych dowodów. To jest teoria Bayesa.
-
Dowody lub marginalne prawdopodobieństwo (P (B)):
Całkowite prawdopodobieństwo zaobserwowania dowodów, niezależnie od tego, czy hipoteza jest prawdziwa czy fałszywa.
Intuicja Za teorią
Myśl o twierdzeniu Bayesa jako sformalizowanym sposobie uczenia się z doświadczenia. Kiedy napotkasz nowe informacje, nie odrzucasz poprzedniej wiedzy - aktualizujesz ją. Jeśli początkowo wierzyłeś, że coś jest mało prawdopodobne, ale potem obserwowałeś mocne dowody na poparcie tego, twoja wiara powinna się odpowiednio zmienić.
Na przykład, wyobraź sobie, że jesteś lekarzem oceniającym czy pacjent ma rzadką chorobę. Początkowo, wiedząc tylko, że choroba dotyczy 1% populacji, można przypisać 1% Prawdopodobieństwo. Ale jeśli test to 99% dokładne dla tej choroby wraca pozytywny, należy uaktualnić swoje przekonania. Teoria Bayesa mówi dokładnie, ile można skorygować.
Aplikacje w różnych dziedzinach
Medycyna
Poprawia dokładność diagnostyczną poprzez połączenie wyników badań ze wskaźnikami rozpowszechnienia. Pomaga określić, czy pozytywny test rzeczywiście wskazuje obecność choroby.
Nauka maszynowa
Powers Naive Bayes klasyfikatory do kategoryzacji tekstu, filtrowania spamu i systemów rekomendacji. Tworzy podstawę dla wielu algorytmów uczenia się maszyn.
Finansowanie
Używany w ocenie ryzyka, zarządzaniu portfelem i handlu algorytmicznego. Pomaga dostosować prognozy oparte na nowych informacjach rynkowych.
Prawo
Helps assess evidence in legal proceedings. The "prosecutor's fallacy" occurs when Bayes' theorem is misapplied in court cases.
Zalety podejścia bayezyjskiego
- Obejmuje uprzednią wiedzę i opinie ekspertów
- Wykonuje bezpośrednie stwierdzenia prawdopodobieństwa dotyczące parametrów
- Dobrze obsługuje złożone modele i brak danych
- Zapewnia pełne kwantyfikacja niepewności poprzez rozkład prawdopodobieństwa
- Pozwala na sekwencyjną aktualizację w miarę dostępności nowych danych
- Naturalnie Brzytwa Ockhama, preferująca prostsze wyjaśnienia
Często
Upadłość Prokuratora
Ten wspólny błąd występuje, gdy prawdopodobieństwo warunkowe P (Devidence Providence 124; Innocent) myli się z P (Innocente Providence 124; Devidence). Na przykład, jeśli prawdopodobieństwo dopasowania DNA pod względem niewinności wynosi 1 na 10 000, to jest błędne stwierdzenie, że jest 99.99% Może osoba jest winna.
Fallacy bazowej
Dzieje się tak, gdy ludzie ignorują wcześniejsze prawdopodobieństwo (stopa podstawowa) i koncentrują się wyłącznie na nowych dowodach. W rzadkich warunkach, nawet bardzo dokładne testy będą produkować wiele fałszywych pozytywów, jeśli stopa podstawowa nie jest brana pod uwagę.
Posterior Probability
Tylne prawdopodobieństwo - co oblicza twierdzenie Bayesa - daje zaktualizowany stopień wiary po rozważeniu nowych dowodów. Łączy twoją wcześniejszą wiedzę z siłą nowych dowodów w matematycznie dokładny sposób.
Dla podejmowania decyzji kluczowe znaczenie ma to prawdopodobieństwo z tyłu. W kontekście medycznym określa, czy leczenie powinno być kontynuowane. W biznesie wpływa to na decyzje inwestycyjne. A w nauce kształtuje nasze zaufanie do konkurencyjnych teorii.
Przykład: Badanie na chorobę
Przypuśćmy, że choroba wpływa 1% populacji, a test wynosi 99% dokładność (zarówno wrażliwość, jak i swoistość). Jeśli ktoś ma pozytywny wynik, jakie jest prawdopodobieństwo, że ma chorobę?
- Wcześniejsze: P (choroba) = 0,01
- Prawdopodobieństwo: P (dodatni wynik 124; choroba) = 0,99
- Fałsz dodatni Współczynnik: P (dodatni wynik 124; brak choroby) = 0,01
Korzystanie z twierdzenia Bayesa: P (choroba dodatnia 124; dodatnia) = 0,99 × 0,01 / [(0,99 × 0,01) + (0,01 × 0,99)] = 0,5
Pomimo testu 99% dokładność, jest tylko 50% Możliwe, że ktoś pozytywny ma chorobę!
Wzór teoretyczny Bayesa
Twierdzenie Bayesa jest wzorem matematycznym używanym do aktualizacji prawdopodobieństwa na podstawie nowych dowodów. Pomaga nam to zmienić nasze przekonania o prawdopodobieństwie wystąpienia zdarzenia.
gdzie:
- P (A = 124; B) oznacza prawdopodobieństwo z tyłu
- P (B = 124; A) oznacza prawdopodobieństwo
- P (A) oznacza wcześniejsze prawdopodobieństwo
- P (B) jest dowodem
Jak stosować Bayesa "Theorem
Aby użyć twierdzenia Bayesa, wykonaj następujące czynności:
-
1Określić wcześniejsze prawdopodobieństwo (P (A))
-
2Obliczyć prawdopodobieństwo (P (B = 124; A))
-
3Określić dowody (P (B))
-
4Zastosuj twierdzenie Bayesa do obliczenia prawdopodobieństwa z tyłu
Wyniki tłumaczeń ustnych
Zrozumienie tego, co mówi prawdopodobieństwo z tyłu:
-
1Wysokie prawdopodobieństwo polerowania (> 0, 7):
Mocne dowody na poparcie hipotezy.
-
2Prawdopodobieństwo wystąpienia umiarkowanej poleryzacji (0, 3- 0, 7):
Jakieś dowody, ale nie rozstrzygające.
-
3Prawdopodobieństwo niskiego stężenia glukozy we krwi (< 0.3):
Słabe dowody przeciwko hipotezie.
Przykłady praktyczne
Przykład 1Diagnoza medyczna
Wcześniejsze prawdopodobieństwo wystąpienia choroby: 0,01
Czułość badania: 0,95
Specyfikacja badania: 0,90
Posterior Prawdopodobieństwo 0,087
Nawet z pozytywnym testem prawdopodobieństwo wystąpienia choroby jest nadal stosunkowo niskie.
Przykład 2Prognoza pogody
Wcześniejsze prawdopodobieństwo wystąpienia deszczu: 0,3
Prawdopodobieństwo pokrycia chmur: 0, 8
Chmura deszczowa: 0, 9
Prawdopodobieństwo posterionalne
Prawdopodobieństwo deszczu wzrasta nieznacznie z pokrywą chmur.
Przykład 3Wykrywanie spamu
Wcześniejsze prawdopodobieństwo spamu: 0.5
Word "free" in spam: 0.8
Word "free" in non-spam: 0.2
Prawdopodobieństwo polerowania 0, 8
High probability of spam when the word "free" is present.