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贝叶斯学派与频率学派:两大统计学派跨越两个半世纪之久的论战(更新版)

已有 545 次阅读 2026-1-9 11:37 |个人分类:统计推断与概率|系统分类:观点评述

2013 年是贝叶斯定理诞生 250 周年。美国著名统计学家Bradley Efron发表了一篇题目为一个 250 年的争论:信念、行为和Bootstrap”的纪念文章【1】。Efron写道:在过去的两个半世纪里,贝叶斯学派和频率学派这两个相互竞争的哲学学派一直在争夺霸权。 20 世纪是频率学派占主导地位,尤其是在应用上,但是 21 世纪见证了贝叶斯学派强劲的复兴势头 …

贝叶斯学派与频率学派的主要差别体现在两个方面:

(1)  对概率的解释不同

频率学派认为概率是客体的客观属性,是某事件在大量重复试验中发生的频率 (frequency)。对于频率学派,讨论不能够进行重复试验的概率是没有意义的。概率的频率解释是频率学派统计推断的基础。但是严格来说,频率是一个经验概念,它是在重复采样过程中观察到的相对频率【2】。例如置信区间的置信水平其实是相对频率,不是概率。

贝叶斯学派则认为概率是人们对某事件发生的信念 (degree of belief),是主观的。因此对于只发生一次的事件也可以使用概率(信念度)。

(2)  统计推断方法不同

频率学派的统计推断方法主要包括显著性检验(例如t-检验)、置信区间等。 因为强调推断的客观性,这些方法通常只依赖于数据,不允许使用主观的先验知识。显著性检验是科学研究中广泛使用,但是又一直有争议的统计推断方法。最近十几年来,显著性检验受到极大的挑战。这是因为越来越多的学者认为显著性检验是造成科学研究成果可重复性危机的主要原因之一。因此,许多学者呼吁彻底抛弃统计显著性概念和显著性检验,推动统计学改革。例如《美国统计学家》2019 年特刊“21 世纪的统计推断的社论宣称 “现在是完全停止使用统计显著性一词的时候了3】。统计学改革(范式转变)无疑是统计学界进入21 世纪以来面临的最大挑战之一。

 贝叶斯学派的统计推断依赖于贝叶斯定理,允许使用主观的先验知识。 贝叶斯统计推断的基本思想是将新信息(数据)与先验知识结合产生更新后的知识。原始的贝叶斯定理以条件概率来表达,可以写为:

后验概率~先验概率 × 当前概率

贝叶斯统计推断符合人们的认知过程。人们总是根据新获得的信息来修正或更新先前的知识或信念。最近几十年贝叶斯统计学强劲复兴。然而,对贝叶斯方法的质疑从来没有停止过。主要的质疑是先验的主观性:不同学者对同一个问题的先验可能不同,而推断结果(后验)受先验的影响可能很大。

Bradley Efron在文章结尾中写道:两党制[两个学派]可能会让统计学应用者感到烦恼,但对统计学研究人员来说却是一件好事——使就业人数增加一倍,并促进了各自学派内部和双方之间的创新。如今,贝叶斯学派和频率学派之间的距离越来越小,尤其是随着客观贝叶斯主义的兴起,我们甚至可能走向联合政府。 贝叶斯[主义]频率[主义]这两种哲学是正交的而不是对立的。当然,应用统计学家可以自由地使用对手头问题似乎更好的任何方法——我就是这么做的。”

参考文献:

【1】  Efron B 2013 A 250-year argument: belief, behavior, and the Bootstrap Bulletin (new series) of the American Mathematical Society 50 129-146

【2】  Bunge, M. (1981) Four concepts of probability Applied Mathematical, Modelling, 5(5), 306-312.

【3】  Wasserstein, R. L., Schirm, A. L., and Lazar, N. A. (2019). Editorial: Moving to a World Beyond “p < 0.05”, The American Statistician, Vol. 79. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/00031305.2019.1583913



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