《刘嘉概率论通识讲义》:培养概率思维,远离智商税

《刘嘉概率论通识讲义》:刘嘉 / 新星出版社 / 2021-9 /

文丨云海

概率论是一门实用的学科。日常生活中,我们经常会自觉不自觉地运用到概率思维,比如预判股票涨跌、猜测比赛输赢、预测竞选结果,等等,实际上都是在判断某一个事件发生的概率。

概率论又是一门年轻的学科。1654年7月29日,帕斯卡写信给费马,讨论赌博中赌金分配的现实问题,并在几个月的通信中解决了赌金分配问题,从而共同创立了概率论。赌金分配问题由此成为概率论的奠基性问题,传播广泛。随后,惠更斯、伯努利、棣莫弗等数学家持续跟进帕斯卡和费马的讨论,并提出期望值、大数定律、正态分布等,不断地构建起了整个概率论的大厦。

南京大学副教授刘嘉在《刘嘉概率论通识讲义》中,介绍了概率论的发展和主要知识点。该书由赌金分配问题开篇,在介绍了概率论的四大基石(随机、概率、独立性和概率度量)和概率计算的两大法则(加法法则和乘法法则)之后,重点讲解了概率论的两大学派——最经典的频率法(包括大数定律、数学期望、方差等,是现代统计学的基础),以及广泛应用于人工智能、商业分析、医疗检测等领域的贝叶斯法。此外,书中还介绍了正态分布、幂律分布、泊松分布等概率分布模型。由此,我们便可以一睹概率论这座大山的全貌。

刘嘉在序章中指出,概率论的本质是把局部的随机转化成整体的确定性。随机和概率是世界的常态和底色,现实世界中充满随机和不确定性,一切皆有可能。但隐藏在单个事件随机的背后,有一个不变的规律,即整体的确定性。学习概率论的好处,就在于通过提升概率思维,判断事件发生的概率,做出理性的选择和决策,从而对抗这个世界的随机性。具体而言,学习概率论,可以帮助我们看懂大数据、人工智能、生物医药等前沿科技,理解充满随机的现实世界,预知和抓住未来。

该书脱胎于得到App课程“概率论22讲”,沿袭了得到讲义系列一贯的风格,即以通识的视角,系统介绍概率论这门学科。尽管概率论是一门数学学科,但书中没有过多介绍复杂的公式,而是注重实例的运用,将抽象的数学问题讲的生动易懂。所以,即使是文科生,也可以无障碍地阅读,系统了解概率论的学科发展和知识体系。

比如,描述赌金分配问题时,举了情侣之间争论澳网公开赛决赛赌金分配的例子,分析各种情况下夺冠的概率,从而提出双方都认可的赌金分配方案,展现了帕斯卡和费马解决赌金分配问题的过程。又比如,介绍条件概率时,举了辛普森案的例子,计算了丈夫是凶手的真实概率后,指出被告律师团队并非不了解条件概率,而是巧妙地运用辩论技巧,故意设局欺骗了陪审团。刘嘉提醒道,如果不了解条件概率,就很容易掉入这一类的圈套。

在解释频率法和贝叶斯法的区别时,刘嘉有个非常形象的比喻,他将频率法比作下围棋,将贝叶斯法比作打麻将。前者双方都能看到棋局的全貌,获得的是完全的信息,也会有一个最优解。而后者每个人只能看到自己的牌,所以要随着局势的不断变化,每个人根据自己获得的最新信息来决定怎么打,也许有不一样的最优解。

在最后一章,刘嘉还提出了概率思维的三大法则:(1)对抗直觉,能算就算。遇到概率相关的事情时,不要相信直觉,而是要去寻找数据,动笔算一算,然后根据计算结果做判断。比如,算一算赔钱的概率,就能判断出上海代拍车牌的事情靠不靠谱(p225-226)。(2)寻找条件,增大概率。2020年案发的利用航班延误薅保险公司“羊毛”获利300万元的案例,当事人就是寻找天气情况、航班走向等影响航班延误的关键条件,从而成功预测了多次航班延误(p228)。(3)相信系统,长期主义。篮球中的一句名言,“训练时,用正确姿势投丢的球比用错误姿势投进的球更有价值”,说的就是坚持长期主义的意义。

两大学派是具体招式,三大法则便是“内功心法”,掌握了这些内容,也就能学好概率论了。

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