机器学习中的概率(1)

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最近在看一些关于机器学习中的概率的书,而今天又闲来无事,不妨写下,与大家共同学习。
虽然概率是一个很难的问题,而且概率涉及到的东西特别的多,但是所有概率的计算都是围绕几个基本的公式来的:product rule,sum rule,bayasian theory;在说概率之前,我们思考一下什么是概率以及我们为什么在机器学习中时用概率?其实机器学习中的概率应该是一个很大的问题,涉及的东西特别多,因此我们将通过几篇文章来说明这个问题,今天我们仅仅说一下,什么是概率?我们为什么用概率?以及概率的几个基本公式。

1. 什么是概率?

说到概率,我们最先想到的应该是掷硬币的问题,例如某个人掷一个均匀的硬币,硬币在落地时正面向上的概率是0.5(均匀是为了硬币落地时,正面向上的概率和反面向上的概率相等)。但是这个概率是0.5到底意味着什么???是不是我投掷一枚硬币两次,在结果中一定有一次正面,一次反面??答案肯定不是的,在这里其实概率有两种解释,接下来我们通过这两种解释来说明概率。
第一种解释是 频率派的观点,频率派认为掷一枚硬币很多次,最终正面向上的次数接近一半,即正面向上的次数除以投掷的总次数的比值应该接近于0.5,且随着投掷次数的增多,比值越来越接近0.5.这是频率派的观点,从频率派的角度来说,我们为了得到一件事的概率就需要对这件事重复很多次,且得到概率的准确度与重复实验的次数有关。
现在让我们来看第二种解释--- 贝叶斯派。贝叶斯的观点是概率是我们描述某件事的不确定性,即 概率是不确定性的度量。例如抛掷一枚硬币,正面向上的概率是0.5,即我们对硬币的落地结果正面向上还是反面向上的不确定性相等,即我们不能确定某件事更可能发生;再举个例子,明天下雨的概率是0.8,即相对于明天不下雨,我们更确定明天下雨。

2. 我们为什么使用概率?

世间最奇妙的事就是所有的事物都具有不确定性。既然有不确定性我们就要对不确定性进行度量,于是概率应运而生。关于概率的解释我们在机器学习中使用的是不确定性的度量,即贝叶斯派的观点, 因为很多的实验并不能重复很多次,从而也无法根据频率计算相应的概率。

3. 基本的公式

  1. product rule : p(AB)=p(A)p(B|A)
  2. sum rule : p(A)=sum_{B}p(AB)
  3. bayasian theory : p(A|B) = p(A,B)/p(B)=p(A)p(B|A)/p(B)

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