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關(guān)于對(duì)貝葉斯與認(rèn)知問(wèn)題的相關(guān)思考
- 一、貝葉斯定理
- 二、貝葉斯與認(rèn)知的本質(zhì)
- 三、經(jīng)驗(yàn)的偏見(jiàn)
- 四、總結(jié)
自古以來(lái),人們就在思考知識(shí)來(lái)自何處,“馮翼惟象,何以識(shí)之?”,對(duì)此的思考逐漸發(fā)展成哲學(xué)的認(rèn)識(shí)論分支。德國(guó)哲學(xué)家康德指出,“所有人類(lèi)知識(shí)從直覺(jué)開(kāi)始,然后轉(zhuǎn)變?yōu)橛^念,最后化為思想”。法國(guó)數(shù)學(xué)家拉普拉斯進(jìn)一步闡釋到,“概率論本質(zhì)不過(guò)是化為計(jì)算的常識(shí),它以準(zhǔn)確的方式評(píng)價(jià)那些政策的頭腦通過(guò)某種直覺(jué)領(lǐng)會(huì)到的東西,而這種直接領(lǐng)會(huì)經(jīng)常不被察覺(jué)”。
人類(lèi)認(rèn)識(shí)研究自然、開(kāi)展社會(huì)實(shí)踐,包括現(xiàn)在的人工智能都遵循著,做出假設(shè)、收集數(shù)據(jù)、判斷決策、觀察結(jié)果、修正假設(shè)的周而復(fù)始的類(lèi)似過(guò)程。
貝葉斯公式通過(guò)簡(jiǎn)潔的數(shù)學(xué)形式,將人類(lèi)的基本感知與高級(jí)推理相結(jié)合,定義了人類(lèi)對(duì)世界的認(rèn)知過(guò)程。根據(jù)貝葉斯公式,我們不斷獲取有效的知識(shí),英國(guó)靠它破譯二戰(zhàn)德軍密碼,醫(yī)療業(yè)靠它輔助診斷,銀行業(yè)靠它發(fā)放貸款,互聯(lián)網(wǎng)靠它推薦商品,而人工智能更是靠它實(shí)現(xiàn)了飛躍。
一、貝葉斯定理
1763年12月23日,托馬斯·貝葉斯的遺產(chǎn)受贈(zèng)者R. Price牧師在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)宣讀了貝葉斯的遺作《An essay towards solving a problem in the doctrine of chances》(《論機(jī)會(huì)學(xué)說(shuō)中一個(gè)問(wèn)題的求解》),其中給出了貝葉斯定理。貝葉斯定理是一種統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,其基本工具就是貝葉斯公式: P ( A ∣ B ) = P ( A ) P ( B ∣ A ) / P ( B ) ? P(A|B)=P(A)P(B|A)/P(B)? P(A∣B)=P(A)P(B∣A)/P(B)?其中, P ( A ) P(A) P(A)為事件 A A A的先驗(yàn)概率, P ( A ∣ B ) P(A|B) P(A∣B)為事件 B B B條件下,事件A的后驗(yàn)概率; P ( B ) P(B) P(B)為事件 B B B的先驗(yàn)概率, P ( B ∣ A ) P(B|A) P(B∣A) 為事件 A A A條件下,事件 B B B的后驗(yàn)概率。
貝葉斯定理廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的推斷、決策中。以醫(yī)療診斷為例,假設(shè)肺癌發(fā)病率 P ( A ) = 0.001 P(A)=0.001 P(A)=0.001,吸煙人群占比 P ( B ) = 0.4 P(B)=0.4 P(B)=0.4,而肺癌病人中有 80 % 80\% 80%吸煙 ,即 P ( B ∣ A ) = 0.8 P(B|A)= 0.8 P(B∣A)=0.8,則若某患者吸煙,則該患者肺癌的概率: P ( A ∣ B ) = P ( A ) P ( B ∣ A ) / P ( B ) = 0.001 ? 0.8 / 0.4 = 0.002 P(A|B)=P(A) P(B|A)/P(B)=0.001*0.8/0.4 =0.002 P(A∣B)=P(A)P(B∣A)/P(B)=0.001?0.8/0.4=0.002該例中,貝葉斯公式將先驗(yàn)概率 P ( A ) P(A) P(A)轉(zhuǎn)化為了后驗(yàn)概率 P ( A ∣ B ) P(A|B) P(A∣B),這個(gè)過(guò)程中主要利用了觀察數(shù)據(jù) P ( B ∣ A ) P(B|A) P(B∣A) 。肺癌發(fā)病率只有 P ( A ) = 0.001 P(A)=0.001 P(A)=0.001,但是根據(jù)觀察數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),肺癌病人的吸煙者比率 P ( B ∣ A ) = 0.8 P(B|A)= 0.8 P(B∣A)=0.8高于整體人群的吸煙者占比 P ( B ) = 0.4 P(B)=0.4 P(B)=0.4,因此增強(qiáng)了吸煙者中肺癌發(fā)病率的信念。
二、貝葉斯與認(rèn)知的本質(zhì)
貝葉斯定理之所以得到廣泛應(yīng)用,核心在于其本質(zhì)符合人類(lèi)認(rèn)識(shí)的普遍規(guī)律與日常解決問(wèn)題的通用方式,即“我”對(duì)客觀世界總有一個(gè)主觀的先驗(yàn)判斷,但這個(gè)判斷會(huì)隨著“我”對(duì)真實(shí)世界的觀察而修正,從而對(duì)世界永遠(yuǎn)保持開(kāi)放的態(tài)度。其中,貝葉斯公式中的先驗(yàn)概率代表初始的主觀判斷,實(shí)質(zhì)上也是經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果(先驗(yàn)信息一般來(lái)自歷史經(jīng)驗(yàn)與資料、甚至直覺(jué)),而后驗(yàn)概率代表對(duì)當(dāng)前真實(shí)世界的觀測(cè)(一般來(lái)自于當(dāng)前的實(shí)踐過(guò)程、觀測(cè)數(shù)據(jù))。
貝葉斯定理從“觀察者”角度(即“人”的角度)出發(fā),認(rèn)為概率是主觀對(duì)某個(gè)事物發(fā)生的相信程度,由于“觀察者”知識(shí)的不完備,需要不斷從對(duì)客觀世界的觀察中得到規(guī)律更新對(duì)事件的假設(shè)。
從這點(diǎn)來(lái)說(shuō),貝葉斯定理與馬克思主義哲學(xué)的基本觀點(diǎn)也是一致的。馬克思主義哲學(xué)認(rèn)為,人的認(rèn)識(shí)都是一步步由低級(jí)向高級(jí)發(fā)展,即由淺入深,由片面到更多的方面。認(rèn)識(shí)的過(guò)程分為感性階段與理性階段,感性階段是開(kāi)始接觸外界事情,屬于感覺(jué)的階段;理性階段是綜合感覺(jué)的材料加以整理和改造,屬于概念、判斷和推理的階段。理性認(rèn)識(shí)依賴(lài)于感性認(rèn)識(shí),感性認(rèn)識(shí)有待于發(fā)展到理性認(rèn)識(shí),這是辯證唯物論的認(rèn)識(shí)論。
同時(shí)馬克思主義深刻指出,只有人的社會(huì)實(shí)踐,才是人們對(duì)于外界認(rèn)識(shí)的真理性的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)踐就是不斷的觀察世界,獲取新的數(shù)據(jù)的過(guò)程,而發(fā)展真理則是不斷對(duì)主觀判斷的修正。在實(shí)踐過(guò)程中,人們達(dá)到預(yù)期結(jié)果時(shí),認(rèn)識(shí)才被證實(shí)。要想得到預(yù)期結(jié)果,一定要使自己的認(rèn)知符合客觀規(guī)律,否則就會(huì)在實(shí)踐中失敗。而經(jīng)過(guò)失敗后,從失敗取得教訓(xùn),改正自己的認(rèn)識(shí)使之符合客觀規(guī),就能變失敗為勝利,所謂“失敗者成功之母”,“吃一塹長(zhǎng)一智”。
三、經(jīng)驗(yàn)的偏見(jiàn)
貝葉斯定理中“觀察者”基于經(jīng)驗(yàn)會(huì)對(duì)事件有個(gè)初始判斷,而基于經(jīng)驗(yàn)的判斷往往存在不同程度的偏差。
《貝葉斯的博弈》一書(shū)中引用了阿莫斯·特沃斯基和丹尼爾·卡內(nèi)曼兩位心理學(xué)研究者提出的“琳達(dá)問(wèn)題”:琳達(dá)31歲,獨(dú)身,為人誠(chéng)懇且充滿(mǎn)智慧。她學(xué)習(xí)過(guò)哲學(xué)。她在還是大學(xué)生的時(shí)候就很關(guān)心歧視與社會(huì)正義的問(wèn)題,也曾參加反核游行。下面哪個(gè)陳述更有可能正確:A.琳達(dá)是銀行辦事員。B.琳達(dá)是銀行辦事員,并且活躍在女權(quán)運(yùn)動(dòng)中。在該問(wèn)題的多次實(shí)驗(yàn)中,85%以上的測(cè)試者選擇了錯(cuò)誤答案B。實(shí)際上,B是A的特殊情況,即B是A的子集,從概率上來(lái)說(shuō) P ( B ) ≤ ( A ) P(B)≤(A) P(B)≤(A),因此A是正確答案。特沃斯基和卡內(nèi)曼認(rèn)為,針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題,人們更多是進(jìn)行關(guān)聯(lián)性的推理,而非數(shù)學(xué)推理,對(duì)于31歲、獨(dú)身、接受過(guò)高等教育、參加過(guò)反歧視運(yùn)動(dòng)的女性的此類(lèi)特征,選項(xiàng)B更令人信服。
尼曼和特沃斯基還發(fā)現(xiàn),在回答“A物體是否屬于S類(lèi)”這種問(wèn)題時(shí),由于經(jīng)驗(yàn)的偏見(jiàn),人們?nèi)菀壮霈F(xiàn)代表性偏差。比如A是個(gè)害羞的人,他更可能是圍棋選手還是銷(xiāo)售員?大多數(shù)人會(huì)感覺(jué)A肯定更應(yīng)該是圍棋選手,因?yàn)楹π呦駠暹x手的代表性特征,而對(duì)銷(xiāo)售員來(lái)說(shuō),這個(gè)特點(diǎn)太過(guò)異常。
然而,屬于某一類(lèi)的可能性還要受其他許多重要因素的影響。該例子中,A是圍棋選手還是銷(xiāo)售員還的可能性大,主要是受這兩種職業(yè)在總?cè)丝谥兴枷鄬?duì)比例的影響。假設(shè)總?cè)丝谥袖N(xiāo)售員所占比是20%,圍棋選手則是0.1%,而10%的銷(xiāo)售員害羞,而圍棋選手害羞的有90%。則每1000人,害羞的銷(xiāo)售員是20人,而害羞的圍棋選手只有0.9人,因此此類(lèi)情況下,一個(gè)害羞的人更可能是一個(gè)圍棋選手。
通過(guò)上述例子,可以看出僅靠經(jīng)驗(yàn)或理論做出的判斷往往會(huì)造成偏見(jiàn)?!敦惾~斯的博弈》中寫(xiě)到,“我們都是本能上不能理性的笨蛋,無(wú)法正確修訂我們的信念,而理解貝葉斯的這個(gè)法則真的可以幫助改善我們自身”。
因此,要解決問(wèn)題就不能僅靠理論或經(jīng)驗(yàn),要充分調(diào)查研究,結(jié)合客觀實(shí)際具體問(wèn)題具體分析?!皼](méi)有調(diào)查,就沒(méi)有發(fā)言權(quán)”,調(diào)查研究的過(guò)程就是對(duì)當(dāng)前情況充分觀測(cè)、獲取數(shù)據(jù)的過(guò)程,從而將理論與客觀實(shí)際相結(jié)合,看它是否在實(shí)踐中能夠達(dá)到預(yù)期。
許多科學(xué)理論之所以被稱(chēng)為真理,不在于科學(xué)家們創(chuàng)立這些學(xué)說(shuō)的時(shí)候,而且在于為爾后的科學(xué)實(shí)踐所證實(shí)的時(shí)候。人類(lèi)認(rèn)識(shí)的歷史告訴我們,許多理論的真理性是不完全的,經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)而糾正了它們的不完全性。許多理論是錯(cuò)誤的,經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)而糾正其錯(cuò)誤。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn),所謂“生活、實(shí)踐底觀點(diǎn),應(yīng)該是認(rèn)識(shí)論底首先的和基本的觀點(diǎn)”。
四、總結(jié)
“根據(jù)貝葉斯定理,任何理論都不完美。取而代之的是一項(xiàng)未盡的工作,它永遠(yuǎn)處于推敲與測(cè)試之中?!必惾~斯?fàn)顟B(tài)就是一種平衡于確信與懷疑之間的狀態(tài),在這種狀態(tài)下,人們不會(huì)輕易相信謠言,也可以勇敢挑戰(zhàn)權(quán)威。
正像毛澤東同志《實(shí)踐論》指出的那樣,“通過(guò)實(shí)踐而發(fā)現(xiàn)真理,又通過(guò)實(shí)踐而證實(shí)真理和發(fā)展真理。從感性認(rèn)識(shí)而能動(dòng)地發(fā)展到理性認(rèn)識(shí),又從理性認(rèn)識(shí)而能動(dòng)地指導(dǎo)革命實(shí)踐,改造主觀世界和客觀世界”。實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí),這種形式,循環(huán)往復(fù)以至無(wú)窮,而實(shí)踐和認(rèn)識(shí)之每一循環(huán)的內(nèi)容,都比較地進(jìn)到了高一級(jí)的程度,這就是辯證唯物論的全部認(rèn)識(shí)論,也就是所謂“知行合一”。